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1、6. 悬臂梁分析概述两个不同截面构成的悬臂梁以实体单元和梁单元来建模后，比较因竖向荷载和横向荷载产生的弯矩和弯曲应力。单位：m实体单元梁单元图 6.1 分析模型 材料混凝土抗压强度 : 270 kgf/cm2 截面形状 : 实腹长方形截面大小 : BH 35002500 mm 10002500 mm 荷载1. 竖向荷载 : 1.0 tonf2. 水平荷载 : 1.0 tonf设定基本环境打开新文件以悬臂梁.mgb为名存档。单位体系定义为 m和 tonf。文件 / 新文件文件 / 保存 ( 悬臂梁 )工具 / 单位体系长度 m ; 力 tonf 图 6.2 设定单位体系定义材料以及截面选择悬臂梁
2、的材料为混凝土(设计基准压缩刚度270 kgf/cm2)，定义梁单元的截面。模型 / 特性 / 材料类型 混凝土规范 GB-Civil(RC) ; 数据库 30 模型 / 特性 / 截面数据库 / 用户 截面号 ( 1 ) ; 名称 ( R-1 )截面形状 实腹长方形截面 ; 用户 H ( 2.5 ) ; B ( 3.5 ) 截面号 ( 2 ) ; 名称 ( R-2 )截面形状实腹长方形截面 ; 用户 H ( 2.5 ) ; B ( 1 ) 图 6.3 定义材料 图 6.4 定义截面建立单元模型 1是首先建立悬臂梁的底面板单元，然后用扩展板单元建立实体单元生成的。用板建模助手功能先建立板单元。
3、 顶面, 捕捉点 (关), 捕捉轴线 (关) 捕捉点格 (开), 捕捉单元 (开), 自动对齐 (开)模型 / 结构建模助手 / 板输入类型 1 ; B ( 10 ) ; H ( 3.5 ) 材料 ( 1 ) ; 厚度 ( 1 ) 编辑类型 2 ; 分割数量 (开) m ( 20 ) ; n ( 7 ) ; 显示辅助尺寸 (开)插入插入点 ( 0, 0, 0) 旋转Alpha ( -90 ), Beta ( 0 ), Gamma ( 0 ) 显示号 (开) 图 6.5 板建模助手对话框建完底面的板单元后，根据悬臂梁的形状删除不必要的板单元部分。 模型 / 单元 / 删除单元 窗口选择 ( 单元
4、 : 图 6.6的 )类型选择 ; 包括自由节点 (开) 图 1.5 图 6.6 删除不必要的板单元用扩展单元功能建立实体单元组成的悬臂梁。 模型 / 单元 / 扩展单元选择删除，扩展单元完成后删除原来的板单元。关于实体单元的详细说明参考在线帮助的“单元类型和主要考虑事项”中“实体单元” 部分 标准视图, 全选扩展类型平面单元实体单元 ; 目标删除(开) 单元属性单元类型实体单元 ; 材料1:30 生成形式移动和复制 ; 复制和移动等间距dx, dy, dz ( 0, 0, 2.5/8 ) ; 复制次数( 8 ) 图 6.7实体单元建立的悬臂梁模型下面是先输入节点,用节点线单元的扩展单元功能来
5、建立悬臂梁的梁单元模型(模型 2)。模型 / 节点 / 建立节点坐标( 0, 0, -5 ) 模型 / 单元 / 扩展单元 选择最新建立的个体扩展类型节点线单元 单元属性单元类型梁单元 材料1:30 ; 截面1:R-1 ; Beta 角 ( 0 )生成形式移动和复制 ; 复制和移动等距离dx, dy, dz ( 4/4, 0, 0 ) ; 复制次数( 4 ) 图 6.8 建立梁单元用梁单元建立截面不同的悬臂梁时,在各截面的中心轴位置输入梁单元。两个截面的中心间距为1.25 m,在适当位置输入截面(R-2)的梁单元。模型 / 节点 / 移动和复制节点 单选 ( 节点 : 1037 )形式 复制;
6、 复制和移动 等间距 dx, dy, dz ( 0, 1.25, 0 ) ; 复制次数( 1 ) 模型 / 单元 / 扩展单元 选择最新建立的个体 扩展类型 节点 线单元 单元属性 单元类型 梁单元 材料 1:30 ; 截面 2:R-2 ; Beta 角 ( 0 )生成形式 移动和复制 ; 复制和移动 等间距dx, dy, dz ( 6/6, 0, 0 ) ; 复制次数( 6 ) 1037 图 6.9 用梁单元建立悬臂梁模型输入边界条件输入悬臂梁的支承条件。模型 / 边界条件 / 一般支承 正面 窗口选择 ( 节点 : 图 6.10的 ) ; 选择添加 支承条件类型D-ALL (开), R-A
7、LL (开) 图 6.10 输入支承条件在截面和中心轴位置都不相同的两个梁单元间输入刚体连接条件。 刚体连接的条件将多个从属节点的自由度从属于主节点上，使之它们成一个刚体。模型 / 边界条件 / 刚性连接 窗口选择 ( 节点 : 1037 ) ; 选择添加/替换 主节点号( 1038 )8刚性连接的自由度DX(开), DY(开), DZ(开), RX(开), RY(开), RZ (开) 为了让刚体连接的两个节点完全以刚体形式产生位移，把所有的自由度都从属于主节点上。对于刚体连接条件的详细说明请参照用户手册的“主节点和从属节点”部分。(或 ) 10371038 图 6.11 刚体连接输入荷载定义
8、荷载条件为输入竖向荷载和横向荷载，先定义荷载工况。 荷载 / 静力荷载工况名称( 垂直荷载 ) ; 类型 用户定义的荷载名称( 水平荷载 ) ; 类型 用户定义的荷载 图 6.12 输入荷载工况在悬臂梁的自由端输入垂直荷载和水平荷载(集中荷载 1 tonf)。为了便于输入，画面上只激活要输入荷载的自由端的节点。 正面 窗口选择 ( 节点 : 图 6.13的 ) 激活, 标准视图 图 6.13 激活悬臂梁的自由端在悬臂梁的自由端输入集中荷载。实体单元的情况，在自由端的中心轴输入荷载。荷载 / 节点 荷载 单选 ( 节点 : 579, 1044 )荷载工况名称垂直荷载；选择添加节点 荷载FZ (
9、-1 ) 前次选择荷载工况名称水平荷载； 选择添加节点 荷载FX ( -1 ) 1044579 图 6.14 输入集中荷载运行结构分析对输入集中荷载的悬臂梁运行结构分析。分析 / 运行分析查看分析结果查看弯矩 查看竖向荷载产生的梁单元的弯矩。 全部激活, 窗口缩放 (扩大梁单元)结果 / 内力/ 梁单元内力图荷载工况/荷载组合 ST:垂直荷载 ； 内力 My显示选择 5 点 ； 线涂色 ；系数 ( 1 )显示类型 等值线(开), 数值 (开) 数值 小数点以下位数 ( 1 ) ； 指数型(关)显示角度 (开) ( 0 ) ； 适用于选择确认时 (开) 图 6.15 竖向荷载产生的弯矩图 查看扭
10、矩梁单元建立的悬臂梁在竖向荷载的作用下，固定端产生了10 tonfm (=1 tonf 10 m)的弯矩和1.25 tonfm (= 1 tonf 1.25 m)的扭矩。结果 / 内力/ 梁单元内力图荷载工况/荷载组合ST:垂直荷载 ； 内力Mx显示类型等值线 (开), 数值 (开) 数值 小数点以下位数 ( 1 ) ； 指数型(关)显示角度 (开) ( 0 ) ； 适用于选择确认时 (开) 图 6.16 竖向荷载产生的扭矩图查看实体单元的应力下面在同一位置查看实体单元的应力。 用实体单元应力自动换算为内力的局部方向内力的合力功能查看实体单元的内力。 在输出结果栏和模型窗口提示的局部坐标（lo
11、cal direction），能够看出My表示对强轴的弯矩，Mx表示扭矩。 得出实体单元的弯矩为10t开fm，扭矩为1.25 t开fm，可以确认实体单元时的结果和在梁单元时的结果相同。 自动对齐, 消隐 (开), 捕捉单元(关) 窗口缩放 (放大实体单元的初始部分)结果 / 局部方向内力的合力形式 用多边形选择实体表面 荷载工况 ST:垂直荷载 ; 容许误差 ( 0.0001 )输入坐标 位置 ( 1, 925, 1013, 148, 1 ) 8 10139251481 图 6.17 查看实体单元悬臂梁的固定端的内力查看轴力水平荷载作用下悬臂梁会产生轴力。查看产生在梁单元上的轴力。 自动对齐, 消隐 (关), 窗口缩放
