ansys结构分析指南第七章梁分析和横截面形状。
梁单元用于生成三维结构的一维理想化数学模型。与实体单元和壳单元相比，梁单元求解效率更高。
本章的内容只适用于 beam44(三维变截面单元)和另两种有限元应变单元 beam188 和 beam189 (三维梁单元)。这些梁单元与ansys 的其他梁单元相比，提供了更健壮的非线性分析能力，显著地改进了截面数据定义功能和可视化特性。参阅《ansys elements reference》中关于 beam44、beam188 和 beam189 单元的描述。
注意--如要对 beam44 单元采用本章论述的横截面定义功能，必须清楚不能应用这些功能来定义斜削的截面。此外，本章所述的后处理可视化功能不能应用于 beam44 单元。
注意--用户定义横截面功能可能不能应用 cdwrite 命令。
横截面定义为垂直于梁轴的截面的形状。ansys提供有11种常用的梁横截面库，并支持用户自定义截面形状。当定义了一个横截面时，ansys 建立一个9节点的数值模型来确定梁的截面特性(iyy，izz 等)，并求解泊松方程得到扭转特征。
图7-1是一个标准的z型横截面，示出了截面的质心和剪切中心，以及计算得到的横截面特性。
图7-1 z型横截面图。
横截面和用户自定义截面网格将存储在横截面库文件中。如果用 beam44、beam188、beam189 单元来模拟线实体，可用 latt 命令将梁横截面属性赋予线实体。
用下列步骤生成横截面：
1、定义截面并与代表相应截面形状的截面号(dection id)关联。
2、定义截面的几何特性数值。
ansys 提供了表7-1 所列出的命令，可以完成横截面生成、查看、列表和操作横截面库的功能。
表7-1 ansys 横截面命令。
参阅《ansys commands reference》可以得到横截面命令的完整描述。
使用 sectype 命令定义截面并与截面号关联。下面的命令将截面号2与已定义的横截面形状(圆柱体)关联：
命令：sectype,2,beam,csolid
gui: main menu>preprocessor>sections>-beam-common sectns
要定义自己的横截面，使用子形状(ansys提供的形状集合) mesh。要定义带 iyy 和 izz 的横截面，使用子形状 asec。
接着如上所示的 sectype 命令之后，使用 secdata 命令来定义横截面的几何特性。注意 csolid 子形状有两个尺寸：半径和沿周向的格数。
这样，下面的 secdata 命令指定圆截面梁的半径为 5，周向的格数为 8。通过secnum 命令设置截面的属性点为2。
命令：secdata, 5, 8
secnum, 2
gui：main menu>preprocessor>sections>-beam-common sectns
main menu>preprocessor>-attributes-define>default attribs
通常，在建立横截面时，用户不需要设置格数。ansys 将通过缺省的积分规则，计算截面值，如截面面积、对坐标轴的惯性矩，并将得出数值上精确的结果。
由于扭转常数从网格中导出，所以扭转常数的精度，与截面网格尺寸成正比。ansys 应用的缺省网格的精度符合工程应用要求。
对于常用的截面，可用两种方法指定网格尺寸。
应用[sectype,refinekey] 来设置薄璧截面的网格加密水平(ctube,chan,i,z, l,t,hats,hrec)。
应用 secdata 命令指定实体截面(rect,quad,csolid)的划分数。
薄璧截面在厚度上最少有2个积分点，所以应用薄璧截面所得到的结果，对于材料非线性分析，应当是可接受的。
但是，在进行塑性分析时，对于实体截面的缺省格数可能需要改变。下面是 ansys 生成的实体截面网格，以及用户可能希望用它们进行的分析类型。
图7-2 截面网格的类型。
在用 beam44、beam188、beam189 单元划分线实体前，要定义一些属性，包括：
生成梁单元的材料设置属性点；
要划分线的梁单元类型；
以梁单元的轴向为基准的截面定位；参见《ansys modeling and meshing guide》§7.5.2；
生成梁单元的截面号。
使用 latt 命令将这些属性与选择的线实体关联：
命令：latt,mat,,type,,kb,,secid
gui: main menu>preprocessor>-attributes-define>picked lines
其中：mat--与所选择的尚未划分网格的线关联的材料号；
type--与所选择的尚未划分网格的线关联的类型号；
kb--对应于模型中的关键点号。所生成的梁单元的横截面按这样定向，梁的z轴将位于由线的两端点和该关键点定义的平面；
secid--与sectype 命令定义的梁横截面相对应，截面号由 secnum 指定。
有两类梁截面：
一般截面；自定义截面。
自定义截面可用标准的几何形状和单个材料来描述。自定义截面可由任意几何形状定义，还可以包含若干各向同性材料。
sectype、secdata 和 secoffset 命令(main menu> preprocessor>-beam-common sectns)，都与gui上的梁工具(beam tool)关联。梁工具的样式取决于所选择的梁横截面子形状：
图7-3 梁工具对话框(包括子类型下拉框)
梁工具的顶部，是截面形状号(以及截面名)[sectype]，中部是需要时定义截面偏移的信息[secoffset]，底部是截面几何形状信息[secdata]。secdata命令定义的尺寸取决于所选子类型。可以单击梁工具下的 help 按钮获取所选截面的帮助信息。
在secdata 命令描述中，也有对截面形状尺寸的说明。
如果用户要定义不常用的截面，必须建立用户网格文件。为了建立用户网格文件，首先要建立一个2d实体模型，然后用 secwrite 命令保存(main menu>preprocessor> sections> -beam- write sec mesh)。下面讨论这一过程：
1、建立所有的区域(main menu>preprocessor>-modeling-create>-areas-)。
2、把区域重叠(main menu>preprocessor>-modeling-operate> -booleans-overlap >areas)，或粘合在一起(main menu>preprocessor> -modeling-operate>-booleans-glue>areas)。