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文中紅色部分為自己添加！！！

轉載的文章中提到的梁單元截面是常用的工字形，那么要是不規則的截面形狀的話需要自己進行截面形狀繪制，具體可以參考這篇文章：https://blog.csdn.net/qq_45769063/article/details/106316667

目錄

導讀：

一、問題描述

二、GUI步驟

1．定義單元屬性

?(1)定義單元類型：

(2)設置材料屬性：

(3)定義截面：

3．建立幾何模型

(1)生成關鍵點：

(2)創建直線：

(3)查看線的方向：

4．劃分梁單元網格

(1)設置線的單元屬性，包括方向關鍵點。

(2)設置單元尺寸：

(3)劃分梁單元：

(4)打開梁單元的單元坐標系：

(5)打開梁單元的單元形狀：

5．施加邊界條件并求解

(1)施加約束

(2)施加集中力：

(3)求解前保存模型：

(4)求解前選擇所有：

(5)求解：

(6)保存結果文件：

6．后處理

（1）位移和應力云圖

(2)查找定義單元表的方法（軸力和彎矩單元表）

(3)定義軸力Fx單元表

(4)定義彎矩My單元表

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導讀：

要確定梁的放置方向，但是不知道怎么定義方向關鍵點，不會確定單元坐標系Z軸的方向，怎么設置？

一、問題描述

一個門字架，跨度L=6 m，集中力P=30 kN，彈性模量E=210 GPa，泊松比μ=0.3。工字鋼截面W1= W2= 140 mm，W3=360 mm，t1= ?t2= 12.8 mm，t3=7.5 mm。計算在水平集中力作用下的彎矩。

計算結果

彎矩圖

軸力圖

x方向位移云圖

正應力云圖

二、理論計算

參考教材：龍馭球.?結構力學(第二版) [M].?北京:?高等教育出版社, 2011: 278-279.

二、GUI步驟（該文的單位是mm,N）

梁的創建主要是通過梁截面的法線來確定梁的走向，通過梁截面來定義梁的截面形狀，有點像solid works中通過掃描畫管道的感覺，而法線節點在梁截面上的位置具體怎么設置，可以看我的原創：

https://blog.csdn.net/qq_45769063/article/details/106362008

1．定義單元屬性

?(1)定義單元類型：

①指定單元類型：Main Menu> Preprocessor >Element Type >Add/ Edit/ Delete→ Add→?在左列表框中選擇Beam，在右列表框中選擇2 node 188 →OK。（兩節點的beam單元，一般這兩個節點為i點與j節點）

②設置單元選項：Options →Element behavior K3：Cubic Form（三次形函數）→OK。LinearForm（一次形函數），Quadratic Form（二次形函數），Cubic Form（三次形函數）。

(2)設置材料屬性：

Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Models→ Structural→ Linear→ Elastic→ Isotropic→ EX:2.1e5，PRXY:?0.3→ OK。

(3)定義截面：

即定義梁的截面形狀、尺寸等，可以選擇常用的形狀，也可以從外部導入，同時也可以繪制，具體見：

https://blog.csdn.net/qq_45769063/article/details/106316667

Main Menu> Preprocessor>Sections> Beam> Common Sections→ID: 1；在Sub-Type下拉框選擇工字鋼圖形→ W1 ,W2 , W3 ,t1,t2?和t3分別輸入140, 140, 360, 12.8, 12.8和7.5→ Meshview→?在Coarse Fine上選擇1→ Meshview→ OK。

Y和Z坐標是單元坐標系的坐標，其中Z坐標是方向關鍵點的指向。

這里的x,y,z坐標是梁單元的坐標，注意和總體坐標區別開來，單元的坐標系是會隨著梁的擺放發生變化的，而總體坐標是不會發生變化的！！！

定義截面時各種截面的Z軸都朝向！

3．建立幾何模型

(1)生成關鍵點：

Main Menu> Preprocessor>Modeling> Create> Keypoints> In Active CS→依次輸入關鍵點的坐標：1(0,0,0)，2(0,3e3,0)，3(6e3,3e3,0)，4(6e3,0,0)，5(-0.5e3,0,0)，6(0,3.5e-3,0)和7(6.5e-3,0,0)→ OK。關鍵點5、6和7是方向關鍵點。

(2)創建直線：

此時的創建的線是梁的中心軸線

Main Menu> Preprocessor> Modeling>Create> Lines> Lines> Straight Line→依次拾取1和2，2和3，3和4創建三條直線→ OK。

(3)查看線的方向：

直線的方向與創建的時候連接kp的順序有關系，一般由起始點指向終點，這個時候直線即軸線的方向就是梁單元坐標系的x方向，而單元坐標系的z軸方向是通過關鍵點的朝向來完成定義的，而最后一個單元坐標系y軸的方向則是根據x,z軸來進行定義！！！

①切換到Isometic View視圖。

②打開關鍵點和線編號：Utility Menu> PlotCtrls>Numbering→?框選KP:?On，LINE:?On→ OK。

③顯示關鍵點和線：Utility Menu> Plot> Multi-Plots。

④顯示線的方向：Utility Menu> PlotCtrls>Symbols→ LDIR:?On→ OK。

線的箭頭指向就是線的方向，也就是梁單元坐標系的X方向。

4．劃分梁單元網格

(1)設置線的單元屬性，包括方向關鍵點。

指向關鍵點的方向就是梁單元坐標系的Z方向。通過這一步可以確定單元坐標系的擺放，進而確定單元的具體位姿

①Main Menu> Preprocessor> Meshing> Mesh Tool→在ElementAttributes下方選擇Lines Set→?拾取線L1→ OK→?選擇MAT:?1，TYPE:?1，SECT:?1，Pick Oriention Keypoint(s):?Yes→ OK→拾取方向關鍵點5→ OK。

②在Mesh Tool的ElementAttributes下方選擇Lines Set→?拾取線L2→ OK→?選擇MAT:1，TYPE:?1，SECT:?1，Pick Oriention Keypoint(s):Yes→ OK→?拾取方向關鍵點6→ OK。

③在Mesh Tool的ElementAttributes下方選擇Lines Set→?拾取線L3→ OK→?選擇MAT:1，TYPE:?1，SECT:?1，Pick Oriention Keypoint(s):Yes→ OK→?拾取方向關鍵點7→ OK。

(2)設置單元尺寸：

Main Menu> Preprocessor>Meshing> Mesh Tool→?在Size Controls下方選擇Global Set→ SIZE:0.5e3→OK。

(3)劃分梁單元：

Main Menu> Preprocessor> Meshing> Mesh Tool→ Mesh:Lines→ Mesh。

(4)打開梁單元的單元坐標系：

Utility Menu> PlotCtrls>Symbols→ ESYS:?On→ OK。檢查梁單元的單元坐標系，并記錄每條線上梁單元坐標系。

指向關鍵點的方向是梁單元坐標系的Z方向。

錯誤的擺放 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?正確的擺放

(5)打開梁單元的單元形狀：

Utility Menu> PlotCtrls>Style> Size and Shape→ [/ESHAPE]:On。

核對梁單元的擺放位置是否與實際一致，體會通過方向關鍵點定義梁單元坐標系方向的方法，結合創建梁單元截面時的初始擺放位置，體會梁單元坐標系與梁擺放位置之間的關系。

5．施加邊界條件并求解

(1)施加約束

①顯示線：Utility Menu> Plot> Lines。

②全約束門字架底部的關鍵點：Main Menu> Solution>Define Loads> Apply> Structural> ?Displacement> ?On Keypoints→?拾取關鍵點1和4→ OK→ Lab2：All DOF→ OK。

(2)施加集中力：

Main Menu> Solution> DefineLoads> Apply> Structural> Force/Moment> On Keypoints →?拾取關鍵點2 → OK → Lab：FX，VALUE：3e4?→ OK。

(3)求解前保存模型：

Utility Menu> Files> Saveas→?輸入Load.db→ OK。

(4)求解前選擇所有：（這一步非常重要，很多人在進行選擇操作后往往會忘記選擇全部）

Utility Menu> Select> Everything。務必選擇所有，才能使所有節點和單元參與計算。

(5)求解：

Main Menu> Solution> Solve>Current LS→ File> Close→ Solve Current Load Step → OK→ Solution is done→ Close。

(6)保存結果文件：

Utility Menu> Files> Saveas→?輸入Solve.db→ OK。

6．后處理

（1）位移和應力云圖

①打開梁單元的單元形狀：Utility Menu> PlotCtrls> Style> Size and Shape→ [/ESHAPE]:On。顯示梁單元的應力云圖前，務必打開梁單元的單元形狀，否則看不了應力云圖。

②關閉單元坐標系顯示：Utility Menu> PlotCtrls> Symbols→ ESYS:?Off→ OK。顯示結果云圖前，務必關閉坐標系顯示。否則看不了應力云圖，看到的位移云圖也是沒有打開單元形狀。

③顯示節點位移云圖：Utility Menu> Plot>Results> Contour Plot> Nodal Solution→ DOF Solution→ X-Component of displacement→ OK。

④顯示X方向的應力云圖：Main Menu> GeneralPostproc> Plot Results> Contour Plot> Nodal Solu→ Stress→ X-Componentof stress→ OK。X方向的應力包括軸力和彎矩共同引起的正應力。

(2)查找定義單元表的方法（軸力和彎矩單元表）

①查找定義BEAM188內力單元表的方法：打開ANSYS Help，搜索BEAM188。

找到BEAM188的單元介紹頁面后，頁面中查表Table 188.1和Table 188.2，表中Fx是軸力，My, Mz是彎矩。

上面表格中的i,j就是表示梁單元beam188的兩個節點，每個節點都有各自的彎矩以及位移，兩個節點在某個方向上的合力即為該單元的在這個方向上的合力

(3)定義軸力Fx單元表

①定義軸力單元表：Main Menu> ?General Postproc> ?Element Table> ?Define Table → Lab：輸入FX_I → Item：選擇By sequence num →Comb：選擇SMISC，在SMISC后面輸入“1” →OK → Apply → Lab：輸入FX_J → Item：選擇By sequence num → Comb：選擇SMISC，在SMISC后面輸入“14” → OK → Close。

②軸力列表：Main Menu> ?General Postproc> ?Element Table> ?List Element Table →?選擇FX_I和FX_J?→ OK →?記錄軸力值?→ File → Close。

③軸力云圖：Main Menu> ?General Postproc> ?Plot Results> ?Contour Plot> ?Line Elem Res →?LabI：FX_I；LabJ：FX_J?→ OK。

④將軸力單位N轉換成kN：Main Menu> GeneralPostproc> Element Table> Add Items →LabR:?FX_I;?FACT1:?1e-3;?Lab1:?FX_I;?FACT2:?不輸;?Lab2:?none?

→ Apply → ?LabR:?FX_J;?FACT1:?1e-3;?Lab1:?FX_J;?FACT2:?不輸;?Lab2:?none→ OK。

⑤重新畫軸力云圖：Main Menu> ?General Postproc> ?Plot Results> ?Contour Plot> ?Line Elem Res → LabI選擇FX_I，LabJ選擇FX_J?→ OK。

(4)定義彎矩My單元表

①定義彎矩單元表：Main Menu> ?General Postproc> ?Element Table> ?Define Table → Lab：輸入MY_I → Item：選擇By sequence num →Comb：選擇SMISC，在SMISC后面輸入“2” →OK → Apply → Lab：輸入MY_J → Item：選擇By sequence num → Comb：選擇SMISC，在SMISC后面輸入“15” → OK → Close。

②彎矩列表：Main Menu> ?General Postproc> ?Element Table> ?List Element Table →?選擇MY_I和MY_J?→ OK →?記錄彎矩值?→ File → Close。

③彎矩云圖：Main Menu> ?General Postproc> ?Plot Results> ?Contour Plot> ?Line Elem Res →?LabI：MY_I；LabJ：MY_J?→ OK。

④將彎矩單位N.mm轉換成kN.m：Main Menu> GeneralPostproc> Element Table> Add Items →?LabR：MY_I；FACT1：1e-6；Lab1：MY_I；FACT2：不輸；Lab2：none

→ Apply →?LabR：MY_J；FACT1：1e-6；Lab1：MY_J；FACT2：不輸；Lab2：none→ OK。

⑤重新畫彎矩云圖：Main Menu> ?General Postproc> ?Plot Results> ?Contour Plot> ?Line Elem Res → LabI選擇MY_I，LabJ選擇MY_J?→ OK

這里單元表得到的是每個單元在指定單元坐標方向的不同節點上的值，呈現在云圖上就是矢量和的圖