1、INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 杆单元和梁单元INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual讲授以下讲授以下ANSYS 基本内容基本内容:ANSYS功能，功能，ANSYS基本术语和基本术语和ANSYS图形用户界面。图形用户界面。如何进行一个完整的如何进行一个完整的ANSYS分析分析基本步骤。基本步骤。建立或输入一个实体模型并划分网格。建立或输入一个实体模型并划分网格。加载加载,求解和观察结果。求解和观察结
2、果。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual ANSYS是一个完整的是一个完整的FEA（有限元分析）软件包，适（有限元分析）软件包，适合世界范围各工程领域的工程师们使用合世界范围各工程领域的工程师们使用:结构分析结构分析 热分析热分析 流体分析，包括流体分析，包括CFD（计算流体动力学）计算流体动力学）电电/静电场分析静电场分析 电磁场分析电磁场分析 ANSYS 在部分工业领域的应用在部分工业领域的应用:航空航天航空航天 汽车工业汽车工业 生物医学生物医学 桥梁桥梁 与与 建筑建筑 电子产品电子产品
3、重型机械重型机械 微机电系统微机电系统 运动器械运动器械INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual有限元分析的基本步骤l 前处理模块PREP7；(1)参数定义 (2)建立有限元模型l 求解模块SOLUTION;(1)定义分析类型和分析选项 (2)施加载荷 (3)指定载荷步 (4)设定求解选项l 后处理模块POST1和POST26；INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual节点节点:用于确定单元形状、表述单用于确定
4、单元形状、表述单元特征及连接相邻单元的点元特征及连接相邻单元的点。单元单元:有限元模型中每一个小的块体有限元模型中每一个小的块体称为一个单元。单元有线、面和实体称为一个单元。单元有线、面和实体单元等种类。单元等种类。有限元模型由一些简单形状的有限元模型由一些简单形状的单元单元组成，单组成，单元之间通过元之间通过节点节点连接，并承受一定连接，并承受一定载荷载荷。载荷载荷边界条件边界条件INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual自由度自由度(DOFs)用于描述一个物理场的响应特性用于描述一个物理场的响应特性
5、。结构结构 DOFs 结构结构 位移位移 热热 温度温度 电电 电位电位 流体流体 压力压力 磁磁 磁位磁位 方向方向 自由自由度度ROTZUYROTYUXROTXUZINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual节点自由度是随连接该节点节点自由度是随连接该节点 单元类型单元类型 变化的。变化的。JIIJJKLILKIPOMNKJIL三维杆单元三维杆单元(铰接铰接)UX,UY,UZ三维梁单元三维梁单元二维或轴对称实体单元二维或轴对称实体单元UX,UY三维四边形壳单元三维四边形壳单元UX,UY,UZ,三维实体
6、热单元三维实体热单元TEMPJPOMNKJIL三维实体结构单元三维实体结构单元ROTX,ROTY,ROTZROTX,ROTY,ROTZUX,UY,UZ,UX,UY,UZINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual超弹性密封压缩超弹性密封压缩 结构分析用于确定变形、应变、应力及反力。结构分析用于确定变形、应变、应力及反力。静力分析静力分析用于静态荷载用于静态荷载.可以考虑结构的非可以考虑结构的非线性行为，例如：大线性行为，例如：大变形、大应变、应力变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、刚化、接触、塑性、超弹性
7、及蠕变等超弹性及蠕变等.INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual动力分析动力分析 包括质量和阻尼效应。包括质量和阻尼效应。模态分析，计算结构的固有频率和振型。模态分析，计算结构的固有频率和振型。谐响应分析，确定结构对辐值已知、频率按正弦曲线变化的谐响应分析，确定结构对辐值已知、频率按正弦曲线变化的荷载的响应。荷载的响应。瞬态动力分析，确定结构对随时间任意变化的载荷的响应，瞬态动力分析，确定结构对随时间任意变化的载荷的响应，而且可以包含非线性特性。而且可以包含非线性特性。其它结构分析功能其它结构分析功能
8、 谱分析。谱分析。随机振动。随机振动。特征值屈曲。特征值屈曲。子结构，子模型。子结构，子模型。模态动画模态动画INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual用用ANSYS/LS-DYNA进行显式动力分析进行显式动力分析 模拟以惯性力为主的大变形分析。模拟以惯性力为主的大变形分析。用于模拟碰撞、挤压和快速成形等。用于模拟碰撞、挤压和快速成形等。汽车碰撞试验的冲击分析汽车碰撞试验的冲击分析INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training M
9、anual 热分析，确定物体中的温度分布。热分析考虑的物理热分析，确定物体中的温度分布。热分析考虑的物理量是：热和热损耗、温度梯度、热流量。量是：热和热损耗、温度梯度、热流量。可模拟三种热传递方式：热传导、热对流、热辐射。可模拟三种热传递方式：热传导、热对流、热辐射。稳态分析稳态分析 忽略时间效应。忽略时间效应。瞬态分析瞬态分析 确定以时间为函数的温确定以时间为函数的温度等。度等。可模拟相变（融化及凝可模拟相变（融化及凝固）。固）。熨斗的瞬态热分析熨斗的瞬态热分析INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manua
10、l 计算流体动力分析计算流体动力分析(CFD)用于确定流体中的流动状态和温度。用于确定流体中的流动状态和温度。ANSYS/FLOTRAN能模拟层流和湍流，可压缩和不可能模拟层流和湍流，可压缩和不可压缩流体，以及多组份流。压缩流体，以及多组份流。应用：航空航天、电子元件封装、汽车设计。应用：航空航天、电子元件封装、汽车设计。典型的物理量是：速度、压力、温度和对流换热系数。典型的物理量是：速度、压力、温度和对流换热系数。导管中的流速导管中的流速足球上的压力分布足球上的压力分布INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training M
11、anual受热双金属片的变受热双金属片的变形分析形分析 耦合场分析考虑两个或多个物理场之间的相互作用。耦合场分析考虑两个或多个物理场之间的相互作用。因为两个物理场之间相互影响，所以不能单独求解一因为两个物理场之间相互影响，所以不能单独求解一个物理场。需要将两个物理场结合到一起求解。个物理场。需要将两个物理场结合到一起求解。例如：例如：热热应力分析。应力分析。压电分析（电场和结构）。压电分析（电场和结构）。声学分析（流体和结构）。声学分析（流体和结构）。热热电分析。电分析。感应加热（磁场和热）。感应加热（磁场和热）。静电静电结构分析。结构分析。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
12、INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual输出窗口输出窗口工具条菜单图工具条菜单图标标Contact Manager Icon主菜单主菜单公用菜单公用菜单输入行输入行显示显示/隐藏图隐藏图标标模型控制工模型控制工具条具条绘图区绘图区当前设置当前设置用户提示信息用户提示信息缩写工具条菜单缩写工具条菜单命令窗口图标命令窗口图标Reset pickingINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual移动顶线可以改变工具条的移动顶线可以改变工具条的尺寸尺寸移动左边线可以改变主
13、菜单区域移动左边线可以改变主菜单区域的尺寸的尺寸点击并拖拉顶、底、左、右边线点击并拖拉顶、底、左、右边线可以改变图形区域大小可以改变图形区域大小通过通过Utility Menu MenuCtrls Save Menu Layout可以保存用户对界面布局的设置用户可以设置界面布局：用户可以设置界面布局：INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual包含常用的工具图标。包含常用的工具图标。用户可以设置工具图标内容用户可以设置工具图标内容(如：如：添加项目添加项目,辅助工具条辅助工具条)平移平移-缩放缩放-旋转旋
14、转新分析新分析打开打开ANSYS 文件文件保存分析保存分析ANSYS 帮助帮助捕捉图形捕捉图形生成报告生成报告INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual当使用打开当使用打开ANSYS 文件图标时，工作名会被重定义文件图标时，工作名会被重定义:ANSYS工作名将被改为恢复的数据文件的文件名（数据文件的前缀）。打开打开 ANSYS 文件文件打开打开ANSYS文件图标也可用于打开文件图标也可用于打开ANSYS数据库或数据库或ANSYS命令文件类命令文件类型型打开打开“file11.db”数据文件数据文件(使用
15、打开使用打开 ANSYS文件图标文件图标)时，工作名将被改为时，工作名将被改为“file11”.INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual隐藏的隐藏的Pan/Zoom/Rotate显现显现/隐藏图标可用来把任何隐藏在其它窗口之后的隐藏图标可用来把任何隐藏在其它窗口之后的ANSYS对话框对话框（输（输出窗口除外）显现到最前面。出窗口除外）显现到最前面。显现的显现的Pan/Zoom/Rotate选择选择 显现显现/隐藏隐藏 图标图标INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION
16、 TO ANSYS 11.0Training Manual单击单击X，命令，命令窗口将回到输窗口将回到输入工具条上入工具条上.单击命令窗口按钮，输入窗单击命令窗口按钮，输入窗口将被分离出来，并且可以口将被分离出来，并且可以在屏幕上移动。在屏幕上移动。允许用户输入命令。允许用户输入命令。(大多数大多数 GUI功能功能 都能通过输入命令来实现都能通过输入命令来实现.如果如果用户知道这些命令用户知道这些命令,可以通过输入窗口键入。可以通过输入窗口键入。)命令格式动态显示命令格式动态显示INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Traini
17、ng Manual使用滚动条可获取所有已执使用滚动条可获取所有已执行命令行命令命令流列表命令流列表选择下拉箭头观看已执行命令选择下拉箭头观看已执行命令列表列表在列出的已执行命令中双击某个命令可重在列出的已执行命令中双击某个命令可重新执行该命令。新执行该命令。键盘上下箭头可选择不同的列表命令键盘上下箭头可选择不同的列表命令重复执行命令：重复执行命令：INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual包含包含ANSYS运行过程中通常使用的功能，如：图形运行过程中通常使用的功能，如：图形,在线帮助在线帮助,选择选择,
18、文件文件管理等管理等.使用公共菜单的约定使用公共菜单的约定:-“”表示产生一个对话框-“+”表示图形拾取-“”表示将产生下一个子菜单-“”(空缺)表示运行一个ANSYS命令INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual图形用户界面的底部显示当前单元属性设置和当前激活坐标系。图形用户界面的底部显示当前单元属性设置和当前激活坐标系。单元属性单元属性激活坐标系激活坐标系截面参考号截面参考号INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Ma
19、nual输出窗口反馈信息给用户，该信息表明输出窗口反馈信息给用户，该信息表明ANSYS怎样解释用户的输入。怎样解释用户的输入。输出窗口独立于输出窗口独立于ANSYS菜单。菜单。警告警告:关闭输出窗口会关闭整个关闭输出窗口会关闭整个 ANSYS!显示显示 ANSYS版本号版本号注意：使用注意：使用/OUTPUT命令，输出窗口能够命令，输出窗口能够定向到一个文件定向到一个文件INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual选择对话框选择对话框(Main Menu Preferences)允许用户过滤菜单，从而删除
20、当前分析允许用户过滤菜单，从而删除当前分析不需要的功能。不需要的功能。例如，如果用户要进行一次热分析例如，如果用户要进行一次热分析，可，可以选择过滤其它科目，以便以选择过滤其它科目，以便GUI 方式下方式下菜单项内容精简：菜单项内容精简：在单元类型选择对话框中只显示热单元在单元类型选择对话框中只显示热单元类型。类型。只显示热载荷。只显示热载荷。等等。等等。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual其它其它 GUI注意事项注意事项一些对话框中有一些对话框中有 Apply和和 OK两种按钮。两种按钮。App
21、ly 完成对话框的设置完成对话框的设置,不退出对话框不退出对话框(不关闭不关闭)。OK完成对话框的设置完成对话框的设置,退出对话框。退出对话框。不要局限于使用菜单不要局限于使用菜单,如果熟悉命令如果熟悉命令,在输入窗口键入命令会更方便！在输入窗口键入命令会更方便！输出窗口不受输出窗口不受Raise/Hidden 按钮影响。为了方便按钮影响。为了方便,用户可以调整图形用户用户可以调整图形用户界面的尺寸，可以只显示部分输出窗口，以便查看。界面的尺寸，可以只显示部分输出窗口，以便查看。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Traini
22、ng ManualANSYS 数据库数据库包括了建模，求解，后处理所产生的保存在内存中的数据包括了建模，求解，后处理所产生的保存在内存中的数据。数据库存贮了用户输入的数据以及数据库存贮了用户输入的数据以及 ANSYS的结果数据的结果数据:输入数据输入数据 用户用户必须输入的信息必须输入的信息,诸如模型尺寸诸如模型尺寸,材料特性以及荷载数据。材料特性以及荷载数据。结果数据结果数据-ANSYS 的计算结果，的计算结果，诸如位移、应力、应变和反力。诸如位移、应力、应变和反力。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Ma
23、nual存储和恢复存储和恢复不时地把数据库存储在计算机的内存不时地把数据库存储在计算机的内存(RAM)是一个很好的习惯，这样可是一个很好的习惯，这样可以在计算机损坏或断电的情况下重新恢复数据库内的有关信息以在计算机损坏或断电的情况下重新恢复数据库内的有关信息.SAVE 操作把数据库从内存拷贝到名为操作把数据库从内存拷贝到名为database file 的文件的文件(or db file for short).最简单的存储操作的点击最简单的存储操作的点击Toolbar SAVE_DB或使用或使用:Utility Menu File Save as Jobname.db Utility Menu
24、File Save as SAVE 命令命令INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual将数据库恢复到内存，使用将数据库恢复到内存，使用RESUME操作。操作。Toolbar RESUME_DB 或使用或使用:Utility Menu File Resume Jobname.db Utility Menu File Resume from RESUME 命令命令缺省的保存和恢复的文件名为缺省的保存和恢复的文件名为jobname.db,当然你可以使用当然你可以使用Save as 或或 Resume from
25、选择不同的文件名。选择不同的文件名。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual清除数据库清除数据库清除数据库允许对数据库清零，并重新开清除数据库允许对数据库清零，并重新开始。相当于退出始。相当于退出ANSYS。Utility Menu File Clear&Start New或使用或使用/CLEAR 命令。命令。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual文件文件ANSYS 在一个分析中要读写几个文件。文件名的格式
26、为在一个分析中要读写几个文件。文件名的格式为jobname.ext.工作名工作名在启动在启动 ANSYS之前选择一个不超过之前选择一个不超过 32个字符的作业名。缺省为个字符的作业名。缺省为 file。在在 ANSYS中，可使用中，可使用/FILNAME 命令来修改文件名。命令来修改文件名。(Utility Menu File Change Jobname)。扩展名扩展名用以区别文件的用以区别文件的 内容内容,例如例如.db 是数据库文件。是数据库文件。通常扩展名由通常扩展名由 ANSYS 自己指定，但也可以由用户指定自己指定，但也可以由用户指定(/ASSIGN)。INTRODUCTION T
27、O ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual几个典型文件几个典型文件:jobname.log:日志文件，是日志文件，是 ASCII码文件。码文件。包括了运行过程中的每一个命令。包括了运行过程中的每一个命令。如果您用同样的作业名在同一目录中开始另一轮操作如果您用同样的作业名在同一目录中开始另一轮操作,ANSYS 将增添原将增添原先的日志文件先的日志文件(作一个时间标记作一个时间标记)。jobname.err:错误信息文件，是错误信息文件，是 ASCII码文件。码文件。包括了运行过程中的包括了运行过程中的 所有错误和警告。所有错误和警告
28、。ANSYS将在已存在的错误文件将在已存在的错误文件后添加新信息。后添加新信息。jobname.db,.dbb:数据库文件，是二进制数据库文件，是二进制 文件。文件。与所有支持平台兼容。与所有支持平台兼容。jobname.rst,.rth,.rmg,.rfl:结果文件，是二进制文件。结果文件，是二进制文件。与所有支持平台兼容。与所有支持平台兼容。包括了包括了ANSYS运算过程中所有结果数据。运算过程中所有结果数据。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual文件管理技巧文件管理技巧在一个单独的工作目录中运
29、行一个分析作业。在一个单独的工作目录中运行一个分析作业。用不同的用不同的作业名作业名，区分不同的分析运行。，区分不同的分析运行。在任何在任何ANSYS分析后，应保存以下的文件分析后，应保存以下的文件:日志文件日志文件(.log)数据库文件数据库文件(.db)结果文件结果文件(.rst,.rth,)荷载步文件荷载步文件,如有多步如有多步(.s01,.s02,.)物理文件物理文件(.ph1,.ph2,.)使用使用/FDELETE命令 或或 Utility Menu File ANSYS File Options 自动删自动删除除ANSYS分析不再需要的文件。分析不再需要的文件。INTRODUCTI
30、ON TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual三种退出三种退出 ANSYS的途径的途径:Toolbar QUIT Utility Menu File Exit在输入窗口使用在输入窗口使用/EXIT 命令命令INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training ManualLink1Link1可用于各种工程应用中。根据应用的不用，可以把此元素看成桁架，连杆，弹可用于各种工程应用中。根据应用的不用，可以把此元素看成桁架，连杆，弹簧，等。这个簧，等。这个2 2维杆元
31、素是一个单轴拉压元素，在每个节点都有两个自由度。维杆元素是一个单轴拉压元素，在每个节点都有两个自由度。X,y,X,y,方方向。铰接，没有弯矩。向。铰接，没有弯矩。Link8Link8可用于不同工程中的杆。可用作模拟构架，下垂电缆，连杆，弹簧等。可用于不同工程中的杆。可用作模拟构架，下垂电缆，连杆，弹簧等。3 3维杆元维杆元素是单轴拉压元素。每个点有素是单轴拉压元素。每个点有3 3个自由度。个自由度。X,y,zX,y,z方向。作为铰接结构，没有弯矩。具方向。作为铰接结构，没有弯矩。具有塑性，徐变，膨胀，应力强化和大变形的特性。有塑性，徐变，膨胀，应力强化和大变形的特性。Link10 3Link1
32、0 3维杆元素，具有双线性劲度矩阵的特性，单向轴拉（或压）元素。对于单向维杆元素，具有双线性劲度矩阵的特性，单向轴拉（或压）元素。对于单向轴拉，如果元素变成受压，则硬度就消失了。此特性可用于静力钢缆中，当整个钢缆轴拉，如果元素变成受压，则硬度就消失了。此特性可用于静力钢缆中，当整个钢缆模拟成一个元素时。当需要静力元素能力但静力元素又不是初始输入时，也可用于动模拟成一个元素时。当需要静力元素能力但静力元素又不是初始输入时，也可用于动力分析中。该元素是力分析中。该元素是shell41shell41的线形式，的线形式，keyopt(1)=2,clothkeyopt(1)=2,cloth选项。如果分析
33、的选项。如果分析的目的是为了研究元素的运动，（没有静定元素），可用与其相似但不能松弛的元素（目的是为了研究元素的运动，（没有静定元素），可用与其相似但不能松弛的元素（如如link8link8和和pipe59pipe59）代替。当最终的结构是一个拉紧的结构的时候，）代替。当最终的结构是一个拉紧的结构的时候，Link11Link11用于模拟水压圆筒以及其他经受大旋转的结构。此元素为单轴拉压元素，每个用于模拟水压圆筒以及其他经受大旋转的结构。此元素为单轴拉压元素，每个节点有节点有3 3个自由度。个自由度。X,y,zX,y,z方向。没有弯扭荷载。方向。没有弯扭荷载。Link180Link180可用于不
34、同的工程中。可用来模拟构架，连杆，弹簧，等。此可用于不同的工程中。可用来模拟构架，连杆，弹簧，等。此3 3维杆元素是单维杆元素是单轴拉压元素，每个节点有轴拉压元素，每个节点有3 3个自由度。个自由度。X,y,zX,y,z方向。作为胶接结构，不考虑弯矩。具有方向。作为胶接结构，不考虑弯矩。具有塑性，徐变，旋转，大变形，大应变能力。塑性，徐变，旋转，大变形，大应变能力。link180link180在任何分析中都包括应力强化项在任何分析中都包括应力强化项(分析中，分析中，nlgeon,on)nlgeon,on)，此为缺省值。支持弹性，各向同性硬化塑性，运动上的硬化塑，此为缺省值。支持弹性，各向同性硬
35、化塑性，运动上的硬化塑性，希尔各向异性塑性，性，希尔各向异性塑性，chaboche chaboche 非线性硬化塑性和徐变等。非线性硬化塑性和徐变等。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training ManualBeam3单轴元素，具有拉，压，弯性能。在每个节点有3个自由度。X,y,方向以及绕z轴的旋转。Beam4是具有拉压扭弯能力的单轴元素。每个节点有6个自由度，x,y,z,绕x,y,z轴。具有应力强化和大变形能力。在大变形分析中，提供了协调相切劲度矩阵选项。Beam23单轴元素，拉压和受弯能力。每个节点有3个自由度。该
36、元素具有塑性，徐变，膨胀能力。如果这些影响都不需要，可使用beam3，2维弹性梁。Beam24 3维薄壁梁。单轴元素，任意截面都有拉压、弯曲和St.Venant扭转能力。可用于任何敞开的和单元截面。该元素每个节点有6个自由度：x,y,z和绕x,y,z方向。该元素在轴向和自定义的截面方向都具有塑性，徐变和膨胀能力。Beam54单轴元素，拉压和受弯能力.每个节点有3个自由度。该元素允许在端点有不均匀几何性质。允许端点偏移梁的轴心。无塑性徐变或膨胀能力。有应力强化能力。剪切变形和弹性基础影响也体现在选项中。还可打印作用于元素上的沿元素方向的力。Beam188 3维线性有限应力梁。适用于分析短粗梁结构
37、。该元素基于timoshenko梁理论。包括剪应变。Beam188是一个三维线性（2节点）梁。每个节点有6或7个自由度，具体依赖于keyopt(1)的值。Keyopt(1)=0为每个节点6个自由度。包括x,y,z方向和绕x,y,z方向。1还考虑了扭转自由度。该元素适用于线性，大旋转和大应变非线性。包括应力强化项在任何分析中，都缺省为nlgeom=on.。该选项为元素提供了分析曲屈、侧移和扭转的能力。Beam189 3维二次有限应力梁。适用于分析短粗梁结构。该元素基于timoshenko梁理论。包括剪应变。Beam189是一个三维二次（3节点）梁。每个节点有6或7个自由度，具体依赖于keyopt
38、(1)的值。Keyopt(1)=0为每个节点6个自由度。包括x,y,z方向和绕x,y,z方向。1还考虑了扭转自由度。该元素适用于线性，大旋转和大应变非线性。包括应力强化项在任何分析中，都缺省为nlgeom=on.。该选项为元素提供了分析曲屈、侧移和扭转的能力。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training ManualINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training ManualINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTI
39、ON TO ANSYS 11.0Training Manuall 学习目标ANSYS中平面模型的建立方法熟悉菜单功能l 学习重点关键点、线、节点和单元的建立方法区别直接建模与间接建模方法选择设置单元类型INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual1.结构描述结构描述 图示一平面桁架，长度L=0.1m，各杆横截面面积均为A=1e-4m2，力P=2000N。计算各杆的轴向力和轴向应力。PL12345INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Trai
40、ning Manual各杆的轴向力和轴向应力各杆的轴向力和轴向应力杆杆轴向力轴向力/N轴向应力轴向应力/MPa11000100210001003-1414.2-141.44005-1414.2-141.4INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual2.模型构建模型构建单元类型选取单元类型选取link(3D finit stn 180)INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual定义实常数：定义实常数：AREA=1e-
41、4材料特性：材料特性：EX=2e11 PRXY=0.3创建节点：创建节点：1，2，3，4创建单元：创建单元：1（1和和2），），2（2和和3），），3（1和和4），4（2和和4），），5（3和和4）施加约束和载荷：节点施加约束和载荷：节点1（UX和和UY）、节点）、节点3（UY）节点节点4（FY-2000）2.模型构建模型构建INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual2.模型构建模型构建INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Trainin
42、g Manual 3.求解求解各单元轴向力和轴向应力INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual3.求解求解各节点位移图INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual3.求解求解整体模型位移图INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual3.求解求解各节点位移INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTIO
43、N TO ANSYS 11.0Training Manual目标目标:熟悉熟悉ANSYS基本关键字的含义基本关键字的含义 k-Keypoints 关键点关键点 l-Lines 线线a-Area 面面v-Volumes 体体e-Elements 单元单元n-Nodes 节点节点cm-component 组元组元et-element type 单元类型单元类型mp-material property 材料属性材料属性r-real constant 实常数实常数 d-DOF constraint 约束约束 f-Force Load 集中力集中力 sf-Surface Force on nodes 表
44、面载荷表面载荷bf-Body Force on Nodes 体载荷体载荷ic-Initial Conditions 初始条件初始条件INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training ManualINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training ManualINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training ManualINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODU
45、CTION TO ANSYS 11.0Training ManualINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training ManualOctober 30,2019Inventory#0015715-53梁单元梁单元 是线单元，用于创建三维结构的一维理是线单元，用于创建三维结构的一维理想化。想化。梁单元比实体和壳单元更有效，常用于下列工梁单元比实体和壳单元更有效，常用于下列工程领域：程领域：建筑结构建筑结构 桥梁和道路桥梁和道路 公共交通公共交通(有轨电车有轨电车,火车火车,公共汽车公共汽车)等等INTRODUCTION TO
46、 ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training ManualOctober 30,2019Inventory#0015715-54 本节将通过以下主题对梁做简要介绍本节将通过以下主题对梁做简要介绍:A.梁的属性梁的属性B.梁网格划分梁网格划分C.加载加载,求解求解,结果结果D.练习练习INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training ManualOctober 30,2019Inventory#0015715-55 建立梁的第一步建立梁的第一步,同任何分析一样，先建立几何同任何分
47、析一样，先建立几何模型模型 通常是由关键点和线组成的线框。通常是由关键点和线组成的线框。接着，定义如下的梁属性：接着，定义如下的梁属性：单元类型单元类型 横截面横截面 材料特性材料特性INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual单元类型单元类型 选择下面单元类型之一：选择下面单元类型之一：BEAM188 3-D,线性线性(2-节点节点)。BEAM189 3-D,二次函数二次函数(3-节点节点)。ANSYS还有许多其它梁单元，推荐使用还有许多其它梁单元，推荐使用 BEAM188 和和 189 对绝大部分梁结
48、构都适合。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，大变形和非线支持线性和非线性分析，包括塑性，大变形和非线性失稳。性失稳。具有包括用多种材料模拟分层材料、复合材料、截具有包括用多种材料模拟分层材料、复合材料、截面加强的能力。面加强的能力。具有用户定义截面几何尺寸的能力。具有用户定义截面几何尺寸的能力。在前、后处理过程中很容易使用。在前、后处理过程中很容易使用。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training ManualOctober 30,2019Inventory#0015715-57横截面横截面 对对
49、 BEAM188 和和 189单元的完整单元的完整定义，包括对横截面的定义。定义，包括对横截面的定义。BeamTool提供了方便的操作。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。选择想要的形状，然后输入尺寸。按按 Preview 按钮观察截面，按钮观察截面，然后然后按按 OK。若有多个横截面，必须给每个横截若有多个横截面，必须给每个横截面指定编号（任意定义名称）。面指定编号（任意定义名称）。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Man
50、ualOctober 30,2019Inventory#0015715-581-1梁横截面预览如下梁横截面预览如下(SECPLOT)。除了预先定义好的横截面形状之外，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允许用户通过建立二维实体模型来建立模型来建立“自定义自定义”横截面。横截面。同标准横截面一样，可以把自定同标准横截面一样，可以把自定义的横截面保存到横截面库中，义的横截面保存到横截面库中，以便日后使用。以便日后使用。详细信息请参考详细信息请参考ANSYS 结构分结构分析手册第析手册第15章。章。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTI
