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单元详解一、Beam:BEAM3Beam3二维弹性单元特性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.TheoryReference》，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Δ/L给定，Δ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，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ShearDeflection），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：考虑应力硬化时TIF，ON］；一个以上的部件作用有角速度时OMEGA]；通过命令CGOMGA,DOMEGA,orDCG/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–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）face1(I-J)(-Y法线方向)face2(I-J)(+X切线方向)face3(I)(+X轴向)face4(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（0～1），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：节点位移含全部节点解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“SolutionOutput”，而有关结果内容察看的一些方法见“ANSYSBasicAnalysisGuide”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P1atnodesI,J;偏移量1atI,J;P2atI,J;偏移量2atI,J;P3atI;P4atJYYSDIR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昀大应力(直接应力+弯曲应力)11SMIN昀小应力(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“TheGeneralPostprocessor(POST1)”和“TheItemandSequenceNumberTable”部分。下面是表格“BEAM3项目和序号表（KEYOPT（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)ETABLE和ESOL命令输入项OutputQuantityName（变量名）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-14EPELBYT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昀大应力(直接应力+弯曲应力)NMISC-13SMIN昀小应力(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SMISC-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--22PseudoNode（假节点）1234TEMP温度LBFE1234BEAM3项目和序号表(KEYOPT(9)=1)ETABLE和ESOL命令输入项OutputQuantityName（变量名）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LEPEL-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昀大应力(直接应力+弯曲应力)NMISC-135SMIN昀小应力(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---28PseudoNode（假节点）1234TEMP温度LBFE1234BEAM3项目和序号表(KEYOPT(9)=3)ETABLE和ESOL命令输入项OutputQuantityName（变量名）ItemEIIL1IL2IL3JSDIR轴向直接应力LS-1471013SBYT梁内单元+Y面上的弯曲应力LS-2581114SBYB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昀大应力(直接应力+弯曲应力)NMISC-13579SMIN昀小应力(直接应力-弯曲应力)NMISC-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-----40PseudoNode（假节点）1234TEMP温度LBFE1234BEAM3项目和序号表(KEYOPT(9)=5)ETABLE和ESOL命令输入项OutputQuantityName（变量名）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昀大应力(直接应力+弯曲应力)NMISC-135791113SMIN昀小应力(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