ANSYS Beam3：二维弹性梁单元详解与参数

Ansys中文帮助文档中的"Beam3 单元"是ANSYS软件中的一种关键二维弹性结构元素，它专用于模拟梁的受力行为，特别是能够处理拉伸、压缩和弯曲作用。每个节点在Beam3单元中具有三个自由度：沿X轴和Y轴的线性位移以及围绕Z轴的转动。这种单元设计适合于分析常规的直线梁，其横截面特征包括面积、惯性矩、截面高度以及材料属性。 Beam3单元的几何形状由两个节点定义，节点位置和坐标系提供了基本的几何信息。单元的初始应变通过Δ/L来指定，这里Δ代表单元的实际长度与无应变时的理想长度之差。对于轴对称结构，例如螺栓或带缝圆柱，该单元也能适用，但这时输入的面积和惯性矩要考虑整个截面。 剪切变形在Beam3单元中是可选的，可通过SHERAR参数控制。若SHERAR设为0，意味着忽略剪切变形，此时剪切模量GXY仅在考虑剪切时起作用。另外，用户可以为单元增加单位长度的附加质量，通过ADDMAS参数实现。 文档中提到的"节点与单元荷载"部分详述了如何施加负载，如面荷载和集中力，以及如何通过KEYOPT选项控制压力分布和温度效应。面荷载以力每单位长度为单位，而端点压力需作为集中力输入。温度值在单元几何图形的四个角上设置，作为体荷载处理，并遵循特定的默认规则。 最后，Beam3单元的关键输入参数包括节点编号I和J，自由度UX、UY和ROTZ，以及实常数如横截面面积（AREA）、惯性矩（IZZ）、截面高度（HEIGHT）、剪切变形系数（SHEARZ）、初始应变（ISTRN）和附加质量（ADDMAS）。在特殊条件下，如考虑应力硬化或多个部件的角速度影响，某些输出值可能无法计算。 Ansys中文帮助文档中的Beam3单元是用户进行结构力学分析时的重要工具，理解其工作原理、参数设置和荷载施加方法对于准确模拟实际工程问题至关重要。