带铰接的杆系结构Abaqus有限元分析

文章总结:

该段落描述了使用Abaqus软件对一个具有箱型截面的结构体系进行建模、网格划分和施加荷载的过程，并分析误差来源。主要步骤包括创建部件与截面、指定梁的方向及单元类型，以及通过修改关键字将刚节点转换为铰接点以更好地模拟实际情况。结果显示了变形合理性的验证，但存在一定的结果偏差；该偏差归因于Abaqus的B21单元考虑剪切效应而结构力学求解器忽略这一点。为了减小误差，文中建议使用不考虑剪切效应的梁单元类型（如B23或B33），从而使得计算结果更接近理论值。

1.结构体系

杆件截面形状为箱型截面，长宽为200mm，厚为8mm，材料弹性模量2.06e11N/mm^2，泊松比0.3，采用理想弹性材料。
2.建模
（1）创建部件

（2）创建截面
先创建一个箱型剖面Profile1，再创建一个梁截面Section1
随后指派梁的方向
装配—>设为独立（网格在实例上）
（3）划分网格
选择为边布种，按个数，设置为6，即每个杆件分为6个单元。
设置梁单元类型为B21，随后划分网格。


（4）创建分析步—>设置荷载边界条件—>施加荷载，注意此时施加的是负号弯矩

（5）修改关键字
需要将三个刚节点处的节点变成铰接点，通过release关键字实现


13,s1,allm:13表示单元编号，s1表示13号单元的左端 添加关键字在创建instance里面完成，这句话表示释放13号单元左端的弯矩，即实现铰接。

3.结果

由三个铰接节点的变形形状可知变形合理。
所得结果和结构力学求解器 近似，有一定的误差，可参照平面刚架程序（可解决带铰接的刚架）—C语言版。当每个杆件只划分为一个单元时，所得的结果误差更大。

该段落描述了使用理想弹性材料和箱型截面（长宽为200mm、厚8mm）的结构体系建模过程，并详细介绍了创建部件、划分网格及施加荷载等步骤。关键操作包括设置铰接点以释放弯矩，确保模型符合实际物理条件。最终结果显示变形合理且与理论计算结果相近，但存在误差；当单元数量减少时，误差增大。

改：分析误差（2019-4-15 20：00）

以上结果之所以和结构力学求解器有一定的误差在于结构力学求解器不考虑剪切变形，而abaqus采用的梁单元类型是B21，这种单元是考虑剪切变形的，因此将梁单元类型改成B23或B33即可，B23和B33单元不考虑剪切变形。



此时得到的结果基本和结构力学求解器一致。

综上所述，应根据不同的问题采用不同的梁单元类型。