ansys单元-beam3.doc

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1、-!Beam3二维弹性单元特性Beam3单元描述：Beam3单元是一种可承受拉、压、弯作用的单轴单元。单元的每个节点有三个自由度，即沿x,y方向的线位移及绕Z轴的角位移。本单元更详细的说明见ANSYS, Inc.Theory Reference，其它的二维梁单元还有塑性梁单元Beam23及非对称变截面梁Beam54。Beam3单元几何图形：Beam3输入数据：上图给出了单元的几何图形、节点位置及坐标系统。单元由两个节点、横截面面积、横截面惯性矩、截面高度及材料属性定义。初始应变通过/L给定，为单元长度L（由I，J节点坐标算得）与0应变单元长度之差。如果不计环向作用本单元也可进行轴对称体的分析，

2、如对螺栓、带缝圆柱等。在轴对称分析时输入的面积和惯性矩应是全截面的。剪切变形量（SHERAR）是可选的，如给SHERAR赋值为0则表示忽略剪切变形（相关细节见Shear Deflection），当然剪切模量（GXY）只有在考虑剪切变形时才起作用。单元还可在实常数ADDMAS中输入单位长度的附加质量。“节点与单元荷载”一节对“单元荷载”有专门介绍。可以在本单元的表面施加面荷载，如上图中带圈数字所示，其中箭头指向为面荷载作用正向。横向均布压力的单位为力每单位长度，端点作用的压力应以集中力的形式输入。KEYOPT（10）用来控制线性变化的横向压力相对单元节点的偏移量。可在单元几何图形的四个角上设定温

3、度值，其被当做体荷载处理。第一个角上的温度T1的默认值为TUNIF，如其它角的温度未给定时其默认值等于第一个角的温度，如给定了T1和T2则T3的默认值为T2，T4的默认值为T1。KEYOPT（9）用来控制两节点中间部分相关值的输出情况，值是按平衡条件得出的。但在下列情况下这些值不能得到：l 考虑应力硬化时TIF，ON；l 一个以上的部件作用有角速度时OMEGA；l 通过命令CGOMGA, DOMEGA, or DCG/MG作用了角速度或加速度时。BEAM3输入参数汇总：节点：I, J自由度：UX, UY, ROTZ实常数：AREA 横截面面积IZZ 截面惯性矩HEIGHT 截面高SHEARZ

4、剪切变形系数ISTRN 初始应变ADDMAS 每单位长度附加质量说明：剪切变形系数0，则在单元的Y方向没有剪切变形。材料属性：EX, ALPX, DENS, GXY, DAMP表面荷载：压力-（括号内为压力正值作用方向）face 1 (I-J) (-Y法线方向)face 2 (I-J) (+X切线方向)face 3 (I) (+X 轴向)face 4 (J) (-X 轴向)（如输入的压力为负值表示与几何模型图中方向反向作用)体荷载：温度作用-T1, T2, T3, T4特性：应力强化大变形单元生、死单元选项：KEYOPT(6) 控制杆件力和力矩输出的选项:0-不输出力和力矩1-在单元坐标系中输

5、出力和力矩KEYOPT(9) 用于控制该单元位于节点I，J中间点的数据输出N-输出N个中间位置数据(N = 0, 1, 3, 5, 7, 9)KEYOPT(10) 用于控制SFBEAM指令时线性变化的压力的偏移量的输入方法：0-以长度为单位，直接输入压力相对于I，J节点的偏移量1以偏移量与单元长度的比值为单位（01），用相对值形式输入偏移BEAM3输出数据：求解输出信息主要包括两部分：l 节点位移含全部节点解l 单元其它输出信息见“BEAM3单元输出信息表”“BEAM3应力输出图”说明了一些情况，有关求解输出的总体性介绍请见“Solution Output”，而有关结果内容察看的一些方法见“A

6、NSYS Basic Analysis Guide”BEAM3应力输出图以下“单元输出信息表”中第一列给出了各输出项的名称，用命令ETABLE（POST1）及ESOL（POST26）可定义这些变量用于查询。第三列表示某一变量值是否在输出文件中给出，第四列某一变量值是否在结果文件中给出。无论是第三还是第四列，“Y”表示可以输出，列中的具体数值则表示在满足特定条件时才输出，而“”则表示不输出。单元输出信息表名称定义OREL单元号YYNODES单元节点- I, JYYMAT单元材料号YYVOLU:单元体积NYXC, YC输出结果坐标Y3TEMP温度 T1, T2, T3, T4YYPRES压力 P1

7、 at nodes I,J; 偏移量1 at I,J;P2 at I,J; 偏移量2 at I, J; P3 at I; P4 at JYYSDIR轴向直接应力11SBYT梁内单元+Y面上的弯曲应力11SBYB梁内单元-Y面上的弯曲应力11SMAX最大应力(直接应力+弯曲应力)11SMIN最小应力(直接应力-弯曲应力)11EPELDIR端部轴向弹性应变11EPELBYT梁内单元+Y面上的弯曲弹性应变11EPELBYB梁内单元-Y面上的弯曲弹性应变11EPTHDIR端点轴向热应变11EPTHBYT梁内单元+Y面上的弯曲热应变11EPTHBYB梁内单元-Y面上的弯曲热应变11EPINAXL单元初始

8、轴向应变11MFOR(X, Y)单元坐标系中X，Y方向的力2YMMOMZ单元坐标系中Z方向的弯矩2Y说明：1、每个单元的节点I，J及中间点（见KEYOPT（9）均列出该项结果；2、如果KEYOPT(6) = 1；3、仅在几何中心作*GET的一个项目可用。“BEAM3项目和序号表”中列出了在后处理中可通过ETABLE命令加参数及数字序号的方法定义可列表察看的有关变量的细则。详细参见ANSYS基本分析指南中有关“The General Postprocessor (POST1)”和“The Item and Sequence Number Table”部分。下面是表格“BEAM3项目和序号表（KE

9、YOPT（9）0）”到“BEAM3项目和序号表（KEYOPT（9）9）”的一些使用说明：Name指在“BEAM3单元输出信息表”中的有关变量。Item命令ETABLE中使用的参数。E单元数据为常数或单值时对应的序号。I,J节点I,J所对应的数字序号。ILN 中间点的的顺序号BEAM3项目和序号表(KEYOPT(9) = 0)Output Quantity Name（变量名）ETABLE 和 ESOL命令输入项ItemEIJSDIR轴向直接应力LS-14SBYT梁内单元+Y面上的弯曲应力LS-25SBYB梁内单元-Y面上的弯曲应力LS-36EPELDIR端部轴向弹性应变LEPEL-14EPELB

10、YT梁内单元+Y面上的弯曲弹性应变LEPEL-25EPELBYB梁内单元-Y面上的弯曲弹性应变LEPEL-36EPTHDIR端点轴向热应变LEPTH-14EPTHBYT梁内单元+Y面上的弯曲热应变LEPTH-25EPTHBYB梁内单元-Y面上的弯曲热应变LEPTH-36EPINAXL单元初始轴向应变LEPTH7-SMAX最大应力(直接应力+弯曲应力)NMISC-13SMIN最小应力(直接应力-弯曲应力)NMISC-24MFORX单元坐标系中X方向的力SMISC-17MFORY单元坐标系中Y方向的力SMISC-28MMOMZ单元坐标系中Z方向的弯矩SMISC-612P1压力1在节点 I,J间SM

11、ISC-1314OFFST1压力1距节点偏移量SMISC-1516P2压力2在节点 I,J间SMISC-1718OFFST2压力2距节点偏移量SMISC-1920P3压力3SMISC-21-P4压力4SMISC-22Pseudo Node（假节点）1234TEMP温度LBFE1234BEAM3项目和序号表(KEYOPT(9) = 1)Output Quantity Name（变量名）ETABLE 和 ESOL命令输入项ItemEIILIJSDIR轴向直接应力LS-147SBYT梁内单元+Y面上的弯曲应力LS-258SBYB梁内单元-Y面上的弯曲应力LS-369EPELDIR端部轴向弹性应变LE

12、PEL-147EPELBYT梁内单元+Y面上的弯曲弹性应变LEPEL-258EPELBYB梁内单元-Y面上的弯曲弹性应变LEPEL-369EPTHDIR端点轴向热应变LEPTH-147EPTHBYT梁内单元+Y面上的弯曲热应变LEPTH-258EPTHBYB梁内单元-Y面上的弯曲热应变LEPTH-369EPINAXL单元初始轴向应变LEPTH10-SMAX最大应力(直接应力+弯曲应力)NMISC-135SMIN最小应力(直接应力-弯曲应力)NMISC-246MFORX单元坐标系中X方向的力SMISC-1713MFORY单元坐标系中Y方向的力SMISC-2814MMOMZ单元坐标系中Z方向的弯矩

13、SMISC-61218P1压力1在节点 I,J间SMISC-19-20OFFST1压力1距节点偏移量SMISC-21-22P2压力2在节点 I,J间SMISC-23-24OFFST2压力2距节点偏移量SMISC-25-26P3压力3SMISC-27-P4压力4SMISC-28Pseudo Node（假节点）1234TEMP温度LBFE1234BEAM3项目和序号表(KEYOPT(9) = 3)Output Quantity Name（变量名）ETABLE 和 ESOL命令输入项ItemEIIL1IL2IL3JSDIR轴向直接应力LS-1471013SBYT梁内单元+Y面上的弯曲应力LS-258

14、1114SBYB梁内单元-Y面上的弯曲应力LS-3691215EPELDIR端部轴向弹性应变LEPEL-1471013EPELBYT梁内单元+Y面上的弯曲弹性应变LEPEL-2581114EPELBYB梁内单元-Y面上的弯曲弹性应变LEPEL-3691215EPTHDIR端点轴向热应变LEPTH-1471013EPTHBYT梁内单元+Y面上的弯曲热应变LEPTH-2581114EPTHBYB梁内单元-Y面上的弯曲热应变LEPTH-3691215EPINAXL单元初始轴向应变LEPTH16-SMAX最大应力(直接应力+弯曲应力)NMISC-13579SMIN最小应力(直接应力-弯曲应力)NMIS

15、C-246810MFORX单元坐标系中X方向的力SMISC-17131925MFORY单元坐标系中Y方向的力SMISC-28142026MMOMZ单元坐标系中Z方向的弯矩SMISC-612182430P1压力1在节点 I,J间SMISC-31-32OFFST1压力1距节点偏移量SMISC-33-34P2压力2在节点 I,J间SMISC-35-36OFFST2压力2距节点偏移量SMISC-37-38P3压力3SMISC-39-P4压力4SMISC-40Pseudo Node（假节点）1234TEMP温度LBFE1234BEAM3项目和序号表(KEYOPT(9) = 5)Output Quanti

16、ty Name（变量名）ETABLE 和 ESOL命令输入项ItemEIIL1IL2IL3IL4IL5JSDIR轴向直接应力LS-14710131619SBYT梁内单元+Y面上的弯曲应力LS-25811141720SBYB梁内单元-Y面上的弯曲应力LS-36912151821EPELDIR端部轴向弹性应变LEPEL-14710131619EPELBYT梁内单元+Y面上的弯曲弹性应变LEPEL-25811141720EPELBYB梁内单元-Y面上的弯曲弹性应变LEPEL-36912151821EPTHDIR端点轴向热应变LEPTH-14710131619EPTHBYT梁内单元+Y面上的弯曲热应变

17、LEPTH-25811141720EPTHBYB梁内单元-Y面上的弯曲热应变LEPTH-36912151821EPINAXL单元初始轴向应变LEPTH22-SMAX最大应力(直接应力+弯曲应力)NMISC-135791113SMIN最小应力(直接应力-弯曲应力)NMISC-2468101214MFORX单元坐标系中X方向的力SMISC-171319253137MFORY单元坐标系中Y方向的力SMISC-281420263238MMOMZ单元坐标系中Z方向的弯矩SMISC-6121824303642P1压力1在节点 I,J间SMISC-43-44OFFST1压力1距节点偏移量SMISC-45-4

18、6P2压力2在节点 I,J间SMISC-47-48OFFST2压力2距节点偏移量SMISC-49-50P3压力3SMISC-51-P4压力4SMISC-52Pseudo Node(假节点)1234TEMP温度LBFE1234BEAM3项目和序号表(KEYOPT(9) = 7)Output Quantity Name（变量名）ETABLE 和 ESOL命令输入项ItemEIIL1IL2IL3IL4IL5IL6IL7JSDIR轴向直接应力LS-147101316192225SBYT梁内单元+Y面上的弯曲应力LS-258111417202326SBYB梁内单元-Y面上的弯曲应力LS-36912151

19、8212427EPELDIR端部轴向弹性应变LEPEL-147101316192225EPELBYT梁内单元+Y面上的弯曲弹性应变LEPEL-258111417202326EPELBYB梁内单元-Y面上的弯曲弹性应变LEPEL-369121518212427EPTHDIR端点轴向热应变LEPTH-147101316192225EPTHBYT梁内单元+Y面上的弯曲热应变LEPTH-258111417202326EPTHBYB梁内单元-Y面上的弯曲热应变LEPTH-369121518212427EPINAXL单元初始轴向应变LEPTH28-SMAX最大应力(直接应力+弯曲应力)NMISC-1357

20、911131517SMIN最小应力(直接应力-弯曲应力)NMISC-24681012141618MFORX单元坐标系中X方向的力SMISC-1713192531374349MFORY单元坐标系中Y方向的力SMISC-2814202632384450MMOMZ单元坐标系中Z方向的弯矩SMISC-61218243036424854P1压力1在节点 I,J间SMISC-55-56OFFST1压力1距节点偏移量SMISC-57-58P2压力2在节点 I,J间SMISC-59-60OFFST2压力2距节点偏移量SMISC-61-62P3压力3SMISC-63-P4压力4SMISC-64Pseudo No

21、de(假节点)1234TEMP 温度LBFE1234BEAM3项目和序号表(KEYOPT(9) = 9)Output Quantity Name（变量名）ETABLE 和 ESOL命令输入项ItemEIIL1IL2IL3IL4IL5IL6IL7IL8IL9JSDIR轴向直接应力LS-1471013161922252831SBYT梁内单元+Y面上的弯曲应力LS-2581114172023262932SBYB梁内单元-Y面上的弯曲应力LS-3691215182124273033EPELDIR端部轴向弹性应变LEPEL-1471013161922252831EPELBYT梁内单元+Y面上的弯曲弹性应

22、变LEPEL-2581114172023262932EPELBYB梁内单元-Y面上的弯曲弹性应变LEPEL-3691215182124273033EPTHDIR端点轴向热应变LEPTH-1471013161922252831EPTHBYT梁内单元+Y面上的弯曲热应变LEPTH-2581114172023262932EPTHBYB梁内单元-Y面上的弯曲热应变LEPTH-3691215182124273033EPINAXL单元初始轴向应变LEPTH34-SMAX最大应力(直接应力+弯曲应力)NMISC-13579111315171921SMIN最小应力(直接应力-弯曲应力)NMISC-246810

23、121416182022MFORX单元坐标系中X方向的力SMISC-17131925313743495561MFORY单元坐标系中Y方向的力SMISC-28142026323844505662MMOMZ单元坐标系中Z方向的弯矩SMISC-612182430364248546066P1压力1在节点 I,J间SMISC-67-68OFFST1压力1距节点偏移量SMISC-69-70P2压力2在节点 I,J间SMISC-71-72OFFST2压力2距节点偏移量SMISC-73-74P3压力3SMISC-75-P4压力4SMISC-76Pseudo Node(假节点)1234TEMPLBFE1234假设与限制:l 梁单元必须位于X-Y平面内，长度及面积不可为0;l 对任何形状截面的梁等效高度必须先行决定，因为弯曲应力的计算为中性轴至最外边的距离为高度的一半；l 单元高度仅用于弯曲及热应力的计算；l 作用的温度梯度假定为沿长度方向线性通过等效高度；l 若不使用大变形时，转动惯量可为0。BEAM3在软件各产品中的使用限制：当使用以下产品时，BEAM3单元的使用还要受到以下限制：ANSYS专业版： 不能计算阻尼材料. 体荷载不能为热流量. 能考虑的特性仅限应力硬化及大挠度两项。