[整理版]beam161

显式3-D梁单元 BEAM161,,,,,单元描述 BEAM161的几个特性：  作为新增单元（刚体旋转不产生应变），用来处理许多实际应用中产生有限应变的情况

 



只用于计算效率和接头

等同于brick单元

包含有限的横向切应变，额外的计算需要保留这些应变成份，相对于那些基于无横向切应变假设的单

元，意义重大。

Belytschko梁单元关键字(KEYOPT(1),,,,,=,,,,,2,,,,,,4,,,,,,5)是用“co-rotational,,,,,technique”处理大转动的结构分析单元家族的一员。

这个单元仅用于显式动力学分析，更多信息参见LS-DYNA,,,,,Theoretical,,,,,Manual,,,,,

Figure 161.1 BEAM161,,,,,Geometry

BEAM161输入数据：

Figure 161.1 BEAM161,,,,,Geometry给出了单元的几何图形、节点位置及坐标系统，K节点用来定义截面初始方向。

该单元由I,J在全局坐标系中定义，节点K（与节点I,J）定义了一个包含了单元s轴的平面，单元的r

轴与通过节点I,J的单元重心线平行，节点K用来定义单元坐标系，不能与节点I,J共线。节点K的位置

仅用来定义单元的初始方向。（关于节点方向和梁单元网格化分参见

ANSYS,,,,,Modeling,,,,,and,,,,,Meshing,,,,,Guide中的Meshing,,,,,Your,,,,,Solid,,,,,Model）

用EDLOAD命令施加节点载荷及下述类型载荷，在显式动力学分析中如何施加载荷见LS-DYNA使用指南。

压力可以作为面载荷作用于Figure 161.1 BEAM161,,,,,Geometry中带圈数字所示的单元表面上，但是，这一压力实际上是作为一个牵引载荷作用于单元的中心线上。用EDLOAD命令施加压力载荷，输入单位长度上的压力值，压力正向指向单元内部。

x,,,,,,y,,,,,,和z方向的初始加速度和角速度可用EDLOAD命令施加在节点上，为施加载荷，应先选取节点创建一节点组元，然后，将载荷作用于组元上。

用户也可用EDLOAD命令在刚体上施加载荷（如位移，力，等）。

使用BEAM161单元时，材料可从下列材料列表中选择。 弹性各向同性材料

    

双线性随动材料(KEYOPT(1),,,,,=,,,,,2时除外)塑性随动材料（KEYOPT(1),,,,,=,,,,,2时除外）粘弹性材料（仅当KEYOPT(1),,,,,=,,,,,1时）

Power,,,,,Law,,,,,Plasticity（仅当KEYOPT(1),,,,,=,,,,,1时）分段线性塑性材料（仅当KEYOPT(1),,,,,=,,,,,1时）

用KEYOPT(1)指定BEAM161的4个单元方程之一（见\"BEAM161,,,,,Input,,,,,Summary\"），单元方程实常

数输入细节见,,,,,Table,,,,,161.1:,,,,,\"BEAM161,,,,,Real,,,,,Constants\".

KEYOPT(2)仅在矩形单元时有效（KEYOPT(1),,,,,=,,,,,0,,,,,,1,,,,,,4） 当KEYOPT(4)>0时，下列插图给出了有效的标准梁截面形式，当KEYOPT(5)=2时为标准梁截面。

Figure 161.2 Standard,,,,,Beam,,,,,Cross,,,,,Sections

Figure 161.3 Standard,,,,,Beam,,,,,Cross,,,,,Sections,,,,,(continued)

当KEYOPT(1)=2时KEYOPT(5)无效。

单元输入概述在\"BEAM161,,,,,Input,,,,,Summary\"中给出，关于这个单元实常数的额外信息由

Table,,,,,161.1:,,,,,\"BEAM161,,,,,Real,,,,,Constants\"提供。这一单元的更多信息见ANSYS,,,,,,,,,,,,,,,LS-DYNA使用指南。

BEAM161输入概述节点

,,,,,,,,,,I,,,,,,J,,,,,,K（K是方向定位节点）

自由度

UX,,,,,,UY,,,,,,UZ,,,,,,VX,,,,,,VY,,,,,,VZ,,,,,,AX,,,,,,AY,,,,,,AZ,,,,,,ROTX,,,,,,ROTY,,,,,,ROTZ

对于显示动力学分析，,,,,,V(X,,,,,,Y,,,,,,Z)指节点的速度以及A(X,,,,,,Y,,,,,,Z)指节点的加速度。虽然

V(X,,,,,,Y,,,,,,Z)和A(X,,,,,,Y,,,,,,Z)作为自由度出现，但他们不是真实的自由度。然而，自由度求解时这些量将被计算并储存提供给后处理使用。 实常数

见Table,,,,,161.1:,,,,,\"BEAM161,,,,,Real,,,,,Constants\"

材料特性

,,,,,,,,,,EX,,,,,,NUXY,,,,,,DENS,,,,,,DAMP（MP命令）,,,,,RIGID,,,,,(KEYOPT(1),,,,,=,,,,,1,2),,,,,（EDMP命令）

BKIN,,,,,,EVISC,,,,,,PLAW（TB命令，见LS-DYNA使用指南中的材料模块）面荷载 ,,,,,压力――

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,面1（I-J）+r切向方向，面2（I-J）-,,,,,s,,,,,法线方向，面3（I）-t法线方向

体载荷

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,无特殊特性

对于显式动力学分析，该单元支持所有非线性特性。

KEYOPT(1),,,,, ,,,,,单元方程：

0,,,,,,1 -- ,,,,,Hughes-Liu,,,,,截面积分(默认)

2 -- ,,,,,Belytschko-Schwer,,,,,合成梁(合成)4 -- ,,,,,Belytschko-Schwer,,,,,全截面积分

5 -- ,,,,,Belytschko-Schwer,,,,,截面积分圆柱梁

KEYOPT(2) 积分规则 1——单点积分,,,,, 0，2——2X2,,,,,高斯积分（默认） 3——3X3高斯积分 4——Lobatto积分 5——4X4高斯积分

,,,,,,,,,,注释

,,,,,,,,,,仅当(KEYOPT(1),,,,,=,,,,,0,,,,,,1,,,,,,4)时KEYOPT(2)有效

KEYOPT(4)

截面积分规则

0——标准积分选项

n——用户定义积分规则选项(有效范围1-9999)

KEYOPT(5)

截面类型

0——矩形截面

1——圆形截面

2——任意截面（用户定义积分规则）或标准截面类型，当KEYOPT,,,,,(4),,,,,>,,,,,0时。 表格161.1,,,,,BEAM161实常数

No.

Name No. 1 Name SHRF 剪切因子.,,,,, 默认,,,,,=,,,,,1.0 矩形截面推荐值=,,,,,5/6. 2 TS1 节点1处s方向梁的厚度;,,,,, 如果KEYOPT,,,,,(5),,,,,=,,,,,2,那么只能用任意截面 3 TS2 节点2处s方向梁的厚度;,,,,, 如果KEYOPT,,,,,(5),,,,,=,,,,,2,那么只能用任意截面 4 TT1 节点1处t方向梁的厚度;,,,,, 如果KEYOPT,,,,,(5),,,,,=,,,,,2,那么只能用任意截面 5 TT2 节点2处t方向梁的厚度;,,,,, 如果KEYOPT,,,,,(5),,,,,=,,,,,2,那么只能用任意截面 2 DS1 节点1[1],,,,,处梁的外径 3 DS2 节点2[1],,,,,处梁的外径 4 DT1 节点1[1],,,,,处梁的内径 5 DT2 节点2[1],,,,,处梁的内径 6 NSLOC 相对于s-轴曲面法线参考面定位 No. Name =1,,,,,与s轴正向一致 =0,,,,,中心 =-1与s轴负向一致 7 NTLOC 相对于t-轴曲面法线参考面定位 =1,,,,,与t轴正向一致 =0,,,,,中心 =-1与t轴负向一致 8 A 截面积 见图161.4 9 ISS 关于s轴的转动惯量 见,,,,,图161.4 10 ITT 关于t轴的转动惯量 见,,,,,图161.4 11 IRR Polar,,,,,moment,,,,,of,,,,,inertia 12 SA 剪切面积 13 14 15 NIP RA 积分数 相对截面积，实际面积除以S方向厚度与t方向厚度的乘积 ICST 标准截面形式 注释 如果这一值为非零，那么NIP和RA为0 Cross,,,,,section,,,,,types,,,,,are: 1,,,,,-,,,,,W-section 2,,,,,-,,,,,C-section No. Name 3,,,,,-,,,,,Angle,,,,,section 4,,,,,-,,,,,T-section 5,,,,,-,,,,,Rectangular,,,,,tubing 6,,,,,-,,,,,Z-section 7,,,,,-,,,,,Trapezoidal,,,,,section 16 17 18 19 20 W TF D TW 宽 厚度 深度 Web,,,,,thickness SREF Location,,,,,of,,,,,reference,,,,,surface,,,,,normal,,,,,to,,,,,s Note If,,,,,KEYOPT,,,,,(1),,,,,=,,,,,1,,,,,only 21 TREF Location,,,,,of,,,,,reference,,,,,surface,,,,,normal,,,,,to,,,,,t Note If,,,,,KEYOPT,,,,,(1),,,,,=,,,,,1,,,,,only 22,,,,,,25,,,,,,28,,,,,,...79 S(i) s,,,,,coordinate,,,,,of,,,,,integration,,,,,point i,,,,,=,,,,,1,,,,,,NIP,,,,,(NIP,,,,,=,,,,,20,,,,,max)[3] 23,,,,,,26,,,,,,29,,,,,,...80 T(i) t,,,,,coordinate,,,,,of,,,,,integration,,,,,point i,,,,,=,,,,,1,,,,,,NIP,,,,,(NIP,,,,,=,,,,,20,,,,,max)[3] 24,,,,,,27,,,,,,30,,,,,,...81 WF(i) Weighting,,,,,factor;,,,,,that,,,,,is,,,,,,the,,,,,area,,,,,associatesection,,,,,area. i,,,,,=,,,,,1,,,,,,NIP,,,,,(NIP,,,,,=,,,,,20,,,,,max)[3] 1、仅当KEYOPT,,,,,(5),,,,,=,,,,,1，设置DS1,,,,,,DS2,,,,,,DT1,,,,,,和DT2。如果KEYOPT,,,,,(5),,,,,=0或2，那

么设置TS1,,,,,,TS2,,,,,,TT1,,,,,,和,,,,,TT2

2、KEYOPT,,,,,(5),,,,,=,,,,,2，,,,,,标准截面类型，因为NIP,,,,,=,,,,,RA,,,,,=,,,,,0不使用积分点ID

（KEYOPT,,,,,(4),,,,,>,,,,,0），但用户必须提供

3、为

S(i),,,,,,T(i),,,,,,and,,,,,WF(i)指定各个积分点。例如，

S(1),,,,,,T(1),,,,,,WF(1),,,,,,S(2),,,,,,T(2),,,,,,WF(2),,,,,,...,,,,,S(20),,,,,,T(20),,,,,,WF(20).指定20个积分点

为

图161.4,,,,,,,,,,几种通用截面参数

图161.5,,,,,Definition,,,,,of,,,,,Relative,,,,,Area,,,,,for,,,,,User,,,,,Defined,,,,,Integration,,,,,Rule

图161.6,,,,,Definition,,,,,of,,,,,Integration,,,,,Points,,,,,for,,,,,User,,,,,Defined,,,,,Integration,,,,,Rule

BEAM161,,,,,输出数据

为存储该单元输出数据，用户需要先为每个想要输出数据的积分点指定标号，用EDINT，BEAMIP命令在

求解阶段指定积分点的标号。缺省时，输出数据写成4点积分。对于合成梁(KEYOPT(1),,,,,=,,,,,2)，没有应

力输出数据（不管BEAMIP设置），如果设置BEAMIP=0，那么对于任何梁都不会有应力输出数据。这种情况下，在POST1的显示中不会有梁出现，因为程序认为这些单元是无效的。

要显示beam161的数据，用户必须使用ETABLE命令，然后，可使用PRETAB命令打印这些输出数据。RSYS命令对单元后处理的输出无影响。下述项目在结果文件中有用

Table,,,,,161.2:,,,,,\"BEAM161,,,,,Element,,,,,Output,,,,,Definitions\"

上述输出数据，设定数值假定在质心位置，作为整梁数据输出。

表格161.3,,,,,“BEAM161单元选项和序号”列出了使用序号方法执行的ETABLE,,,,,和ESOL命令的输出

数据，更多信息见ANSYS,,,,,Basic,,,,,Analysis,,,,,Guide,,,,,中的The,,,,,General,,,,,Postprocessor(post1),,,,,，下面的符号用在表161.3“BEAM161,,,,,Item,,,,,and,,,,,Sequence,,,,,Numbers”Name,,,,,

Table,,,,,161.2:,,,,,\"BEAM161,,,,,Element,,,,,Output,,,,,Definitions\"中定义的输出量

Item,,,,,

为ETABLE,,,,,or,,,,,ESOL命令预先确定的项目标签,,,,,

E,,,,,

单值或常值单元数据的序号

1st,,,,,IP,,,,,

第一积分点的序号

nth,,,,,IP

EDINT命令中定义的第n个积分点的序号

表161.3BEAM161,,,,,Item,,,,,and,,,,,Sequence,,,,,Numbers

1． 表中n为用户要求输出数据的当前积分点BEAM161单元假设和

   

梁长度不能为0

有任何非零的面积和转动惯量的开环或闭环的截面形状

假定忽略扭转，扭转惯量不用于刚度计算

不梁截面的变形，扭转在长度方向线性变化，但，截面扭曲变形不试用于合成梁（KEYOPT(1),,,,,=,,,,,2).

BEAM161,,,,,产品