face 4 (J) (+x axial direction), face 5 (I) (-x direction).
(用负数表示作用方向相反) I 和j 是端节点 体力
温度
T(0,0), T(1,0), T(0,1) at each end node 特殊特征
Plasticity 塑性
Viscoelasticity 粘弹性 Viscoplasticity 粘弹性 Creep 蠕变
Stress stiffening 应力刚化 Large deflection 大挠曲 Large strain 大应变
Initial stress import 初始应力引入
Birth and death (requires KEYOPT(11) = 1) 单元的生死(要求keyopt(11)=1) Automatic selection of element technology 自动选择单元技术。支持下列用TB 命令相关的数据表种类: BISO,MISO, NLISO, BKIN, MKIN, KINH, CHABOCHE, HILL, RATE, CREEP, PRONY,SHIFT, CAST, and USER.
Note
对于材料模型细节可以参见ANSYS, Inc. Theory Reference 对于更多的关许单元技术选择的信息可以参见Automatic Selection of Element Technologies 和ETCONTROL KEYOPT(1) 扭转自由度 0 --
默认;六个自由度,不限制扭转 1 --
7 个自由度(包括扭转), 双力矩和双曲线被输出 KEYOPT(2) 截面缩放比例 0 --
默认;截面因为轴线拉伸效应被缩放;当大变形开关打开的时候被调用。 1 --
截面被认为是刚性的(经典梁理论) KEYOPT(3) 插值数据 0 --
默认;线性多项式。要求划分细致。 2 --
二次型(对于铁木辛哥梁单元有效)运用中间节点(中点点用户无法修改)来提高单元的精度,能够精确的表示线性变化的弯距。 KEYOPT(4) 剪应力输出 0 --
默认;仅仅输出扭转相关的剪应力 1 --
仅仅输出弯曲相关的横向剪应力。 2 --
紧紧输出前两种方式的组合状态。 KEYOPT(6)
在单元积分点输出控制 0 --
默认;输出截面力、应变、和弯距 1 --
和keyopt(6)=0 相同,加上当前的截面单元 2 --
和keyopt(6)=1 相同加上单元基本方向(X、Y、Z) 3 --
输出截面力、弯距和应力、曲率,外推到单元节点。
Note
仅仅当outpr ,esol 是激活状态的时候,Keyopt(6)通过keyopt(9) 来激活。当keyopt(6) 、(7)、(8)和(9) 都激活的时候,在单元输出中的应变是总应变。这个“总”包括温度应变。当单元材料是有塑性的时候,能够提供塑性应变和塑性作业。在/post1,可替换的运用prssol 命令。 KEYOPT(7)
输出控制在截面积分点(当截面的亚类为ASEC 的时候不可用) 0 --
默认;无 1 --
最大和最小应力、应变 2 --
和keyopt(7)=1 相同,加上每个截面点山的应力和应变。 KEYOPT(8)
输出控制在截面节点(当截面亚类为ASEC 的时候不可用) 0 --
默认;无 1 --
最大和最小应力、应变 2 --
和keyopt(8)=1 相同,加上沿着截面外表面的应力和应变。 3 --
和keyopt(8)=1 相同,加上每个截面节点的应力和应变。 KEYOPT(9)
在单元节点和截面节点外推数值用的输出控制(当节点亚类为ASEC 的时候不可用) 0 --
默认;无 1 --
最大和最小应力、应变 2 --
和keyopt(9)=1 相同,加上沿着截面外边缘的应力应变 3 --
和keyopt(9)=1 相同,加上所有截面节点的应力和应变。 KEYOPT(10) 用户定义初始应力 0 --
无用户子程序来提供初始应力(默认) 1 --
从用于子程序ustress 来读取初始应力。
Note
参考Guide to ANSYS User Programmable Features帮助用户书写子程序。 KEYOPT(11) 设置截面属性 0 --
自动计算是否能够提前积分截面属性。(默认) 1 --
用户单元数值积分(在生/死功能的时候要求) KEYOPT(12) 契型截面处理 0 --
线性变化的契型截面分析;截面属性在每个积分点计算(默认), 这种方法更加精确,但是计算量大。 1 --
平均截面分析;对于契型截面单元,截面属性仅仅在中点计算。这是划分网格的阶数的估计,但是,速度快。
Beam188 的输出数据
? ?
这种单元用两种方式计算输出
节点唯一和反应包括全部节点的计算。
附加的单元输出在Table 188.1: \描述。
在需要的地点,ansys 要求keyopt(8)=2 和keyopt(9)=2,参考ANSYS Basic Analysis Guide来找到查看结果的方法。
要看beam188 的3-D 变形形状,运用OUTRES,MISC 或者OUTRES 命令,所有的静态和瞬态分析的命令。要观察模态分析和特征值屈曲分析的3-D 模态形状,必须用激活单元结果扩展模态(MXPAND 命令Elcalc=YES 的选项)
对于梁设计很常规的是使用轴力成分,轴力由轴向荷载和在各个端点的弯曲独立提供。因此,beam188 提供线性的应力输出作为它的SMISC 输出命令的一部分,由下面的定义来指示:
SDIR 是轴力引起的应力分量。
SDIR=FX/A,这里FX 是轴力(SMISC 的数值为1 和14),A 表示截面面积。 SBYT 和SBYB 是弯曲应力分量。 SBYT = -MZ * ymax / Izz SBYB = -MZ * ymin / Izz SBZT = MY * zmax / Iyy SBZB = MY * zmin / Iyy
这里MY、MZ 是弯距(SMISC 数值是2、15、3、16)。坐标ymax, ymin, zmax, 和 zmin 是y 和z 坐标的最大和最小值。数值Iyy 和Izz 是截面惯性距。对于ASEC 梁截面,ANSYS 用最大和最小截面尺度,对于ASEC 种类的截面,最大最小的Y 和Z 方向直接分别假定在+0.5 到-0.5。 单元应力的相应定义:
EPELDIR = EX EPELBYT = -KZ * ymax EPELBYB = -KZ * ymin EPELBZT = KY * zmax EPELBZB = KY * zmin
这里EX、KY 和KZ 是总应力和曲率(SMISC 数值是7,8,9, 20,21 和22)
输出的应力仅仅对于单元的弹性行为严格有效。Beam188 总是组合应力来支持非线性材料的行为。当单元和非线性材料相关的时候,组合应力最好作为线性近似来对待,应该谨慎的说
明。
单元运用以下符号输出定义表格:
在name 列的冒号表示该项目可以通过构成名字的方法来获得[ETABLE, ESOL]。第0 列表示该项有效的说明在文件Jobname.OUT 中。R 列表示该项的结果显示在results 文件中。 无论在0 还是R 列中,Y 表示该项一直是可用的。数值表示描述哪里该项是选择性提供的脚注,-表示该项不提供。
Table 188.1 BEAM188 Element Output Definitions Name EL NODES MAT C.G.:X, Y, Z AREA SF:Y, Z SE:Y, Z S:XX, XZ, XY E:XX, XZ, XY MX KX KY, KZ EX FX MY, MZ BM BK Definition Element number Element connectivity Material number Center of gravity Area of cross-section Section shear forces Section shear strains Section point stresses Section point strains Torsional moment Torsional strain Curvature Axial strain Axial force Bending moments Bimoment Bicurvature O Y Y Y Y 1 1 1 2 2 Y Y Y Y Y Y 3 3 R Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 3 3 Note More output is described on the PRSSOL command in /POST1 See KEYOPT(6) description See KEYOPT(7), KEYOPT(8), KEYOPT(9) descriptions See KEYOPT(1) description
Table 188.2: \Item and Sequence Numbers\列出了通过etable 命令用序列号方法提供的输出。参见ANSYS Basic Analysis Guide 中的Creating an Element Table 和The Item and Sequence Number Table 来获取更多的信息。
Table 188.2: \用到了下列符号: Name
在Table 188.1: \中定义的输出量 Item
etable 提前定义的项目标签 I,J
在i 和j 节点数据的序列号
Table 188.2 BEAM188 Item and Sequence Numbers Output Quantity Name ETABLE and ESOL Command Input Item FX MY MZ MX SFZ SFY EX KY KZ KX SEZ SEY Area BM BK SMISC SMISC SMISC SMISC SMISC SMISC SMISC SMISC SMISC SMISC SMISC SMISC SMISC SMISC SMISC I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 27 28 J 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 29 30 横向剪切应力的输出 Beam188/beam189 基于三应力成分的表述。 .单轴
.双向剪切成分
剪切应力由扭转和横向荷载引起。Beam188/beam189 基于一阶剪切变形理论,和广泛知道的铁木辛哥梁理论。横向剪切应变对于截面是常数,因此基于横向剪应力剪切能量。建立通过提前确定的梁横截面剪应力分布系数重新分布,可以用于输出的目的。默认的,ansys 将仅仅输出扭转荷载导致的剪应力,keyopt(4) 用来激活由屈曲和横向荷载引起的剪切应力的输出。 横向剪应力的分布的精度和截面模型的单元划分精度直接成比例关系(为了定义翘曲、剪切重心和其他截面几何属性)。截面边缘的牵引自由状态仅仅在截面定义合适的模型适用。
默认的,ansys 运用划分网格的密度(对于截面模型), 这个密度提供扭转硬化、翘曲硬化和惯性属性、剪切中心定义的精确结果。默认的网格划分运用对于非线性材料的计算也是合适的。然而,如果由横向力引起的剪应力分布如果要十分精确的捕捉的话需要更多的截面模型的定义。注意:增加截面网格划分的尺寸,并不是导致更大的计算量,如果相关的材料是线性的话。Sectype 和secdata 命令描述允许定义截面网格划分的密度。
横向剪应力分布计算忽略了泊松比的效应。泊松比对剪切修正因子和剪切应力分布有轻微的影响。
BEAM188 Assumptions and Restrictions
Beam188 假定和约束
梁不能0 长度
默认的(keyopt(1)=0)翘曲约束效应假定为忽略的。 截面失效和折叠不计算。
转动自由度在集中质量矩阵时不计算,如果存在偏移的话。
对于土木工程建立框架模型和典型多层结构模型而言每个构件运用单一单元时一种普通的实践。因为横向位移的三次插值,beam4 和beam44 对于这样一种方法更合适。然而,如果beam188 需要有那样的需要,确定对于每个构件运用几种单元。Beam188 包括横向剪力的效应。