第七章ansys梁单元分析和横截面形状要点doc文档格式.docx
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横截面和用户自定义截面网格将存储在横截面库文件中。
如果用BEAM44、BEAM188、BEAM189单元来模拟线实体,可用LATT命令将梁横截面属性赋予线实体。
7.3如何生成横截面
用下列步骤生成横截面:
1、定义截面并与代表相应截面形状的截面号(DectionID)关联。
2、定义截面的几何特性数值。
ANSYS提供了表7-1所列出的命令,可以完成横截面生成、查看、列表和操作横截面库的功能。
表7-1ANSYS横截面命令
命令
GUI菜单路径
目的
PRSSOL
MainMenu>
GeneralPostproc>
ListResults>
SectionSolutionUtilityMenu>
List>
Results>
SectionSolution
打印梁截面结果(BEAM44不支持)
SECTYPE
Preprocessor>
Sections>
-Beam-CommonSectnsMainMenu>
-Beam-CustomSectns>
ReadSectMesh
用SEID关联截面子类型
SECDATA
-Beam-CommonSectns
定义截面几何数据
SECOFFSET
定义梁截面的截面偏离
SECCONTROLS
-Beam-Add/Edit
覆盖程序计算的属性值
SECNUM
-Attributes-Define>
DefaultAttribsMainMenu>
-Modeling-Create>
Elements>
ElemAttributes
识别关联到一个单元的SECID
SECPLOT
-Beam-PlotSection
按比例显示梁截面的几何形状
SECWRITE
-Beam-WriteSecMesh
建立一个包含用户网格自定义截面的ASCII文件
/SECLIB
SectionLibrary>
LibraryPath
设置SECREAD缺省截面库路径
SECREAD
ImportLibraryMainMenu>
读入用户定义的截面库、网格、自定义截面
SLIST
ListSectionsUtilityMenu>
Properties>
SectionPropertiesUtilityMenu>
SpecifiedSectionProperties
汇总截面特性
SDELETE
DeleteSection
删除横截面
参阅《ANSYSCommandsReference》可以得到横截面命令的完整描述。
7.3.1定义截面并与截面号关联
使用SECTYPE命令定义截面并与截面号关联。
下面的命令将截面号2与已定义的横截面形状(圆柱体)关联:
命令:
SECTYPE,2,BEAM,CSOLID
GUI:
MainMenu>
-Beam-CommonSectns
要定义自己的横截面,使用子形状(ANSYS提供的形状集合)MESH。
要定义带Iyy和Izz的横截面,使用子形状ASEC。
7.3.2定义横截面几何特性和设置截面属性点
接着如上所示的SECTYPE命令之后,使用SECDATA命令来定义横截面的几何特性。
注意CSOLID子形状有两个尺寸:
半径和沿周向的格数。
这样,下面的SECDATA命令指定圆截面梁的半径为5,周向的格数为8。
通过SECNUM命令设置截面的属性点为2。
命令:
SECDATA,5,8
SECNUM,2
GUI:
MainMenu>
DefaultAttribs
7.3.2.1确定要定义的格数
通常,在建立横截面时,用户不需要设置格数。
ANSYS将通过缺省的积分规则,计算截面值,如截面面积、对坐标轴的惯性矩,并将得出数值上精确的结果。
由于扭转常数从网格中导出,所以扭转常数的精度,与截面网格尺寸成正比。
ANSYS应用的缺省网格的精度符合工程应用要求。
对于常用的截面,可用两种方法指定网格尺寸。
应用[SECTYPE,REFINEKEY]来设置薄璧截面的网格加密水平(CTUBE,CHAN,I,Z,L,T,HATS,HREC)。
应用SECDATA命令指定实体截面(RECT,QUAD,CSOLID)的划分数。
薄璧截面在厚度上最少有2个积分点,所以应用薄璧截面所得到的结果,对于材料非线性分析,应当是可接受的。
但是,在进行塑性分析时,对于实体截面的缺省格数可能需要改变。
下面是ANSYS生成的实体截面网格,以及用户可能希望用它们进行的分析类型。
图7-2截面网格的类型
7.3.3用BEAM44,BEAM188,BEAM189单元模拟线模型
在用BEAM44、BEAM188、BEAM189单元划分线实体前,要定义一些属性,包括:
生成梁单元的材料设置属性点;
要划分线的梁单元类型;
以梁单元的轴向为基准的截面定位;
参见《ANSYSModelingandMeshingGuide》§
7.5.2;
生成梁单元的截面号。
使用LATT命令将这些属性与选择的线实体关联:
LATT,MAT,,TYPE,,KB,,SECID
PickedLines
其中:
MAT--与所选择的尚未划分网格的线关联的材料号;
TYPE--与所选择的尚未划分网格的线关联的类型号;
KB--对应于模型中的关键点号。
所生成的梁单元的横截面按这样定向,梁的Z轴将位于由线的两端点和该关键点定义的平面;
SECID--与SECTYPE命令定义的梁横截面相对应,截面号由SECNUM指定。
7.4建立截面
有两类梁截面:
一般截面;
自定义截面。
自定义截面可用标准的几何形状和单个材料来描述。
自定义截面可由任意几何形状定义,还可以包含若干各向同性材料。
7.4.1使用梁工具生成通用横截面
SECTYPE、SECDATA和SECOFFSET命令(MainMenu>
Preprocessor>
-Beam-CommonSectns),都与GUI上的梁工具(BEAMTOOL)关联。
梁工具的样式取决于所选择的梁横截面子形状:
图7-3梁工具对话框(包括子类型下拉框)
梁工具的顶部,是截面形状号(以及截面名)[SECTYPE],中部是需要时定义截面偏移的信息[SECOFFSET],底部是截面几何形状信息[SECDATA]。
SECDATA命令定义的尺寸取决于所选子类型。
可以单击梁工具下的Help按钮获取所选截面的帮助信息。
在SECDATA命令描述中,也有对截面形状尺寸的说明。
7.4.2通过用户定义网格建立自定义截面
如果用户要定义不常用的截面,必须建立用户网格文件。
为了建立用户网格文件,首先要建立一个2D实体模型,然后用SECWRITE命令保存(MainMenu>
Sections>
-Beam-WriteSecMesh)。
下面讨论这一过程:
1、建立所有的区域(MainMenu>
-Areas-)。
2、把区域重叠(MainMenu>
-Modeling-Operate>
-Booleans-Overlap>
Areas),或粘合在一起(MainMenu>
-Modeling-Operate>
-Booleans-Glue>
Areas)。
3、保存模型。
4、对所有线设置划分数(MainMenu>
-Meshing-SizeCntrls>
-Lines-PickedLinesorusetheMeshTool)。
5、选择“MainMenu>
-Beam-WriteSecMesh”,出现拾取框,拾取格子的面。
6、ANSYS在该面建立格子。
在分网期间,ANSYS可能显示不佳形状的信息,可以忽略这些信息。
但是也可能看到“Unabletomesharea....”信息。
如果这样,把所有面上的单元清除(MainMenu>
-Meshing-Clear>
Areas),并重复第4、5步。
7、在“WriteSectionLibraryFile”对话框中,用一个唯一的文件名保存“.SECT”文件。
然后按“OK”。
8、读入用户网格文件(MainMenu>
Secti
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