《有限元仿真实践原理》1D网格划分 (5)

本文摘要（由AI生成）：

CBAR单元用于具有不变属性的简单梁，其原点坐标系中心是横截面的剪切中心。它不适用于扭曲梁，如开口截面。创建CBAR或CBEAM单元与创建CROD单元类似，需设定横截面属性并使用HyperBeam和OptiStruct库定义。横截面法向和应力还原点的位置对计算至关重要，影响单元应力的可视化。在HyperView中，通过指定相关点及应力还原点，可查看单元应力分布。

CBAR单元

不变属性的简单梁（对称恒定截面），可使用CBAR或CBEAM单元。需要记住的是，在CBAR单元中，单元的原点坐标系中心是横截面的剪切中心（剪切中心与中性轴重合），中性轴与剪切中心的任何偏移均不考虑。因此，CBAR单元一般不用于扭曲梁，比如开口截面的情况。因为CBAR单元的横截面不变。换句话说，当创建开口或非对称截面梁进，需特别注意单元类型的选取。

横截面的属性，剪切弹性因子和stress recoverypoints (C, D, E,和 F)可用TYPE和DIMi计算得到，如下所示。

由于CBAR和CBEAM均考虑需要，单元及其横截面的法向因而很重要（因为其自动定义预定义应力还原点的位置，如下所示）。

CBAR CBEAM

创建CBAR或CBEAM单元就像创建CROD单元一样的简单（以Line Mesh 面板为例）。

这次element config设定为bar2(若错过此步，可随后更新单元配置)。

再次使用HyperBeam及OptiStruct库来定义横截面。

1，创建（手动）CBAR或CBEAM单元：

从Bars面板开始划网格（Mesh > Create > 1D Elements > Bars）

2，设定横截面属性（用HyperBeam）

 使用standard sectionlibrary 的OPTISTRUCT。

  再次在HyperBeam中交互式更改横截面的属性。Beamsection命名为rod_library，beamsection集命名为rod。

3，在属性集中，卡片信息选择PBARL，L指参照数据库中的横截面（名字为steel的材料事先已建好）。

   对比之前例子中PROD的卡片信息。这里，横截面类型(CStype)在HyperBeam中定义为ROD，DIM1相当于杆的半径，PID是属性集的编号，MID是材料集的编号，beamsec代表之前创建的横截面。,

4，前面讲过，必须关注横截面的法向（单元法向和应力恢复点的“位置”）。

单元局部坐标系X－方向由其第一个点（A）及第二个点（B）确定，其总法向也就是单元的局部XY平面（平面1），由方向v和局部的x轴定义。但方向v的定义需遵从局部坐标系。注，更多的信息可参考帮助文档(\help\ hwsolvers\hwsolvers.htm, then Index > CBEAM or CBAR)。使用Bars面板查看或更新单元法向（Mesh > Edit >1D Elements > Bars）。

此例中，方向v平行于整体坐标系的y向，也就是ycomp=1。因此，应力还原点C位于杆的“上方”。

关于应力还原点，其位置最终定义的是方程σ= Mc/I中的c：

M＝力矩，c是到中性线的距离（也就是应力还原点），I=转动惯量。基于c，Optistruct计算杆或其表面的应力。

实际上，应力还原点是由使横截面应力最大的特定位置计算而来的。

单元应力的可视化

评估单元应力开启一个非常不同的方面。对于CBAR（CBEAM）单元，应力还原点C, D, E, F决定应力（看上述说明）。这个应力值随后用来画出整个CBAR/CBEAM单元的轮廓线。

在HyperView中，必须指定A点、B点及关注的应力还原点，比如，A点和还原点C的纵向应力。