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一文搞定!梁单元的后处理方法与要点!

5天前浏览54

有限元模型    

    结构仿真的有限元模型可以粗略分为四类:    

    1)实体模型,对应实体单元。三维实体单元,包括二阶四面体单元,二阶六面体单元等;二维实体单元,包括平面应力单元,轴对称单元等;

    2)壳体模型,对应壳单元。常用为一阶壳单元,也可使用二阶壳单元;

    3)线体模型,对应线单元。包括梁单元,杆单元,索单元,管单元等;

    4)混合模型,以上模型的混合形式;

    笔者认为,实体单元是最直接最容易理解的单元,也是结构仿真的首选单元。但在有些场景下,必须使用壳单元或梁单元等。    

    本文介绍梁单元模型的后处理方法,争取做到系统和全面。

梁单元简介

    以一阶梁单元BEAM188为例:    
   
    细心的读者发现,BEAM188是两节点梁单元,但图片显示有IJK三个节点,这是为什么?    
    因为IJ是梁单元实际的节点,而K节点是为了指示梁单元截面的朝向。在ANSYS经典界面中,用户尚可以看到K节点;在Workbench界面中,淡化了K节点,通过SpaceClaim可以很便捷的调整截面朝向。很多Workbench用户可能是第一次听说K节点。    

    虽然可以看到随着单元关键字不同,节点的自由度也不同。但绝大部分场景下,梁节点拥有六个自由度,即三个平移自由度和三个旋转自由度,这也意味着在后处理中可以提取两个剪力,一个轴力,两个弯矩,一个扭矩。

仿真案例实战

    除了常用的变形和应力之外,梁单元还可以查看梁结果和梁工具,如下图所示。

    当梁截面结果默认为否,不可以查看梁的等效应力等结果。改为是,则可以查看。    

    从结构力学教材截取如下案例:    
   

    仿真模型如下图所示:

    从图中可以看到,案例模型的B点和C点有多个弯矩结果,这在仿真中可以体现。    

    当梁截面结果为否,提取B点的最大组合应力,只能看到平均值60.34MPa。

   

    当梁截面结果为是,提取B点的最大组合应力,能看到不同截面的应力其实是不同的。

   

    当梁截面结果为是,提取B点的等效应力,能看到不同截面的不同位置的应力是不同的。

   
    注:等效应力和组合应力的区别在于,等效应力还包含了切应力,梁的切应力一般极小。 

来源:博集华仿
SpaceClaimWorkbenchANSYS
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-11-08
最近编辑:5天前
博集华仿
硕士 致力于推广工程仿真技术
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