高级建模技术
梁的高级使用
梁
梁单元 是线单元，是3-D结构的一维理想化模型
梁单元比实体和壳单元更有效
梁的属性
建立梁的第一步，同任何分析一样，先建立几何模型 — 通常是由关键点和线组成的框架结构。
然后定义如下的梁的属性:
单元类型
横截面
材料特性
梁的属性
单元类型
选择下面类型中的一个:
BEAM188 — 3-D, 线性 (2-node)
BEAM189 — 3-D, 二次函数 (3-node)
ANSYS 有许多其它梁单元，但推荐使用BEAM188 和 189
对绝大部分梁结构都适合
支持线性和非线性分析,包括塑性，大变形和非线性失稳
具有包括用多种材料模拟层状材料，复合材料，截面加强的能力
具有用户定义截面几何尺寸的能力
在前、后处理过程中容易使用
梁属性
横截面
对 BEAM188 和 189单元的完整定义包括对横截面属性的定义。
BeamTool提供了方便的操作.
Preprocessor > Sections > Common Sectns...
选择想要的形状，然后输入尺寸
按 Preview 按钮观看形状,然后按 OK.
若有多个横截面，必须给每个横截面指定编号（任意定义名称）
梁属性
工字梁横截面的样本预览如下 (SECPLOT)
除了预先定义好的横截面形状之外， ANSYS允许用户通过建立二维实体模型来建立自己的“自定义”横截面形状
同标准横截面一样，可以把自定义的横截面和想要的尺寸保存到横截面库中以便日后使用。
梁属性
“自定义”横截面形状步骤:
建立面
指定线分割数
保存截面
编辑截面（若需要，如定义复合材料截面等）
读入截面(使用时)
举例：有圆孔的方形梁 截面上的不同材料
梁属性
材料属性
线性和非线性材料属性均可
所有梁的属性定义好以后，下一步是对几何模型进行网格划分
梁网格划分
用梁单元对几何模型做网格划分包括三个主要步骤:
指定线的属性
指定线分割尺寸
划分网格
MeshTool 提供了上述三个步骤的便利操作
梁网格划分
步骤1: 指定线的属性
梁网格划分的线属性包括:
材料号
横截面号
方向关键点
相对于梁轴线，横截面是怎样放置
所有横截面类型都需要指定
单个关键点可以分配给多条线 ( 即不需要为每条线指定独立关键点)
每条线的端点都有它的方向关键点，允许横截面绕梁轴线扭转。
梁网格划分
使用方向关键点的例子:
梁网格划分
使用Mesh Tool的单元属性指定线属性 (或选择想要的线和使用 LATT 命令)
拾取线
BEAM188 & 189单元的附加属性
梁网格划分
步骤2 :线分割
对 BEAM188 和 189 单元，建议不要把整个梁当作一个单元
使用 Mesh Tool的 “Size Controls”指定想要的线分割数(或用 LESIZE 命令).
梁网格划分
步骤3:生成网格
先保存数据库文件 (Toolbar > SAVE_DB 或使用SAVE 命令).
按下Mesh Tool中的 Mesh 按钮 (或执行 LMESH,ALL命令) 生成网格
拾取线
梁网格划分
在单元绘图中显示横截面形状, 激活显示单元形状:
Utility Menu > PlotCtrls > Style > Size and Shape…
或使用命令 /ESHAPE,1
梁网格划分
网格划分完成后,接着施加荷载并求解
加载
梁的典型加载包括:
位移约束
施加在节点或关键点上
力
施加在节点或关键点上
压力
Solution > Apply > Pressures > On Beams
或 使用SFBEAM 命令（力的作用面参见help文件）
重力或旋转速度
作用在整个结构上
求解，查看结果
获取解答:
先保存数据库文件.
求解. (或把载荷写入载荷步文件，然后求解所有载荷步)
查看结果的方法同应力分析相同:
观察变形
观察反力
画应力、应变图
BEAM188 和 189 单元的主要优势是应力可以直接在单元上观看 （同壳和实体单元），必须激活单元形状显示。
演示:
恢复数据库文件 (包括线，关键点，载荷，单元类型, 材料和两个横截面)。
画出两个已定义的横截面 (SECPLOT,1 & 2)。
用 BeamTool 定义第三个横截面：
ID=3: Name = peak, Sub-type = box (空心矩形), W1=6, W2=6; T1=T2=T3=T4=
打开 MeshTool, GPLOT, 对下面的线属性赋值：
斜线: mat=1, secnum=3, 方向关键点 KP =100
左垂线 : mat=1, secnum=2,方向关键点 KP =102
右垂线 : mat=1, secnum=2,方向关键点 KP = 101
左前水平线: mat=1, secnum=1,方向关键点 KP = 1
右后水平线: mat=1, secnum=1,方向关键点 KP = 3
对所有线指定 size=20。
存储，然后LMESH,ALL， 然后/ESHAPE,1 并EPLOT
对关键点 9 施加 fy 方向，大小为-10000lb的载荷，约束4个底部关键点的所有自由度。
求解, 观察结果：变形图，反力，应力SX (= 轴向 +弯曲)。选择横截面编号是3的单元，画应力图。对2号横截面重复上面的操作。
练习
建筑框架
