ANSYS中有七八種梁?jiǎn)卧鼈兊奶攸c(diǎn)和適用范圍各不相同。了解這些單元之間的異同,有助于正確選擇單元類(lèi)型和得到較為理想的計(jì)算結(jié)果。
梁是一種幾何上一維而空間上二維或三維的單元,主要用于模擬一個(gè)方向長(zhǎng)度大于其它兩方向的結(jié)構(gòu)形式。也就是說(shuō),主要指那些細(xì)長(zhǎng)、像柱子一樣的結(jié)構(gòu),只要橫截面的尺寸小于長(zhǎng)度尺寸,就可以選用梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬(這在一定意義上和殼單元在一個(gè)方向上比另外兩個(gè)方向都薄原理相似)。通常來(lái)講,橫截面尺寸需要小于長(zhǎng)度的1/20或1/30,這里的長(zhǎng)度是指兩支撐點(diǎn)間的物理意義上的距離。梁?jiǎn)卧旧砜梢赃M(jìn)行任意的網(wǎng)格劃分,且不支配梁理論的適用性;反過(guò)來(lái),就像剛才提到的那樣,物理尺寸和特性將決定選擇哪種單元更為合適。
有兩種基本的梁?jiǎn)卧碚摚鸿F木辛格(剪切變形)理論和歐拉-伯努力理論。ANSYS中的如下單元是基于歐拉-伯努力梁理論:
(1)鐵木辛格(剪切變形)理論是基于一階剪切變形理論的,它不能準(zhǔn)確地求解短粗梁,因此,ANSYS在幫助里指出該類(lèi)型梁的適用范圍是:GAl2/EI>30,對(duì)于那些高跨比較大的梁應(yīng)選用實(shí)體單元求解;
(2)ANSYS中2結(jié)點(diǎn)的鐵木辛格(剪切變形)單元BEAM188對(duì)網(wǎng)格密度的依賴(lài)性較強(qiáng),選用時(shí)單根構(gòu)件單元數(shù)應(yīng)不小于5或不小于3,并且打開(kāi)KEYOPT(3),否則誤差會(huì)較大。
梁是一種幾何上一維而空間上二維或三維的單元,主要用于模擬一個(gè)方向長(zhǎng)度大于其它兩方向的結(jié)構(gòu)形式。也就是說(shuō),主要指那些細(xì)長(zhǎng)、像柱子一樣的結(jié)構(gòu),只要橫截面的尺寸小于長(zhǎng)度尺寸,就可以選用梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬(這在一定意義上和殼單元在一個(gè)方向上比另外兩個(gè)方向都薄原理相似)。通常來(lái)講,橫截面尺寸需要小于長(zhǎng)度的1/20或1/30,這里的長(zhǎng)度是指兩支撐點(diǎn)間的物理意義上的距離。梁?jiǎn)卧旧砜梢赃M(jìn)行任意的網(wǎng)格劃分,且不支配梁理論的適用性;反過(guò)來(lái),就像剛才提到的那樣,物理尺寸和特性將決定選擇哪種單元更為合適。
有兩種基本的梁?jiǎn)卧碚摚鸿F木辛格(剪切變形)理論和歐拉-伯努力理論。ANSYS中的如下單元是基于歐拉-伯努力梁理論:
- 2D/3D elastic BEAM3/4
- 2D plastic BEAM23
- 2D/3D offset tapered,unsymmetric BEAM54/44
- 3D thin-walled,plastic BEAM24
- 單元形函數(shù)為Hermitian多項(xiàng)式,撓度是三次函數(shù);
- 彎矩可以線(xiàn)性改變;
- 不考慮橫截面剪切變形;
- 扭轉(zhuǎn)時(shí)截面不發(fā)生翹曲;
- 只具有線(xiàn)性材料能力(部分單元BEAM23/24具有有限的非線(xiàn)性材料能力);
- 非常有限的前后處理能力(除了BEAM44)。
- 單元形函數(shù)為拉格朗日插值多項(xiàng)式,具有線(xiàn)性或二次的位移函數(shù);
- 橫向剪應(yīng)力沿厚度方向?yàn)槌?shù)(一階剪切變形梁?jiǎn)卧?
- 可以模擬自由或約束扭轉(zhuǎn)效應(yīng);
- 支持豐富的模型特性(塑性和蠕變);
- 強(qiáng)大的前生處理能力。
(1)鐵木辛格(剪切變形)理論是基于一階剪切變形理論的,它不能準(zhǔn)確地求解短粗梁,因此,ANSYS在幫助里指出該類(lèi)型梁的適用范圍是:GAl2/EI>30,對(duì)于那些高跨比較大的梁應(yīng)選用實(shí)體單元求解;
(2)ANSYS中2結(jié)點(diǎn)的鐵木辛格(剪切變形)單元BEAM188對(duì)網(wǎng)格密度的依賴(lài)性較強(qiáng),選用時(shí)單根構(gòu)件單元數(shù)應(yīng)不小于5或不小于3,并且打開(kāi)KEYOPT(3),否則誤差會(huì)較大。
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