HyperMesh为LS-DYNA定义梁单元的方法指南

为LS-DYNA中定义梁单元的方式有很多种，主要是看各个前处理软件的方便性。但总体来讲，无非是形成两个关键字的内容：

*SECTION_BEAM

*INTEGRATION_BEAM

首先简单讲解DYNA中梁单元这两个关键字的使用。

对于普通的方形和圆形截面，可直接采用Section_beam定义，无需*INTEGRATION_BEAM配合。此时Section_beam里面的截面标识符CST应为0或者1，QR则为截面积分点数目设置，TS1~TT2则为截面参数输入。

而对于其他类型的截面，可通过上述两个字搭配使用来进行定义，首先应在SECTION_BEAM中指定截面类型为自定义，也即CST值为2，参数IRID为采用INTEGRATION_BEAM关键字定义的截面编号。

在INTEGRATION_BEAM关键字中，需定义IRID，也即截面编号，同前面SECTION_BEAM采用的编号一致，ICST即为截面类型标识符，在DYNA中可支持的截面类型多达22种，但暂不支持自定义截面形状，如要自定义截面形状，只能通过截面属性换算方法来进行。

INTEGRATION_BEAM关键字中k参数代表的是对截面积分点的控制，D1~D6代表截面参数的输入，每种类型的截面对应的参数输入在关键字文件中有详细的说明。

如当ICST等于3时，对应的参数输入为：

上述图中，a表达了截面几何参数对应的位置，注意dyna里面单元坐标系采用的s轴和t轴来表达，这里的s轴和ansys截面输入里面的y轴意思相同，同理，t轴代表单元坐标系的z轴。下图为ANSYS截面参数输入对应的几何表达。

一个典型的采用*SECTION_BEAM和*INTEGRATION_BEAM定义梁单元截面关键字内容如下：

上述操作完全可以手动进行，但很多时候在建摸过程中，梁单元是通过其他三方软件导入生成，以常见的HyperMesh为例，简单介绍在HyperMesh中如何为Dyna定义梁单元。

在具体做之前，学员应首先了解如下三点：

1、梁单元的诸多结果都是基于单元坐标系，因而单元坐标系的核查工作应是梁单元建模过程中的重中之重；

2、梁单元的单元坐标系X轴方向取决于直线的方向，在涉及到大量梁单元生成前，应仔细核查直线方向是否一致，特别是在连接部位，若涉及到批量修改直线方向，可参考下面内容：单元坐标系Y轴或者Z轴则通过指定梁单元方向点来确定，一旦确定Y轴或者Z轴，则另外的方向通过右手定则来确定。

3、与ANSYS软件不同，HM定义的方向点确定的是单元坐标系的Y轴，而ANSYS定义的则是Z轴，这点大家在采用HM建模过程中要尤其注意。

由于Dyna里面采用的是s、t来表达y和z，故可简单认为HM里面定义的方向点决定了Dyna里面的s轴方向，这点在输入截面参数的时候比较关键，大家需记住。

下面以简单的一根悬臂梁为例，介绍如何在HM中为DYNA定义梁单元。

1、首先打开HM，将用户模板切换为LS-Dyna, 在XOY平面新建一条几何直线。

2、点击1D-Line Mesh，点击lines,选中几何直线，点击auto前面的三角符号，采用Vectors的方式来定义梁单元方向点。如果有截面偏置，可在offsets里面输入。

3、切换后，可以选择梁单元方向点平行的轴，例如这里选择Z轴，表达的意思即为梁单元的Y轴平行于整体坐标系的z轴，在右侧config中选择bar2代表梁单元，点击mesh,进行网格划分。

4、在密度调整界面，设置划分段数为20份，点击set all，退出网格划分界面。

5、在HM主面板，切换显示具体的梁截面形式，这时候会显示梁单元的单元坐标系，核实是否与前面设置的一致。这里可看到梁单元Y轴与整体坐标系Z轴平行，无误。

注：因为这里没有在HM中定义具体截面，所以虽然打开了截面显示，但依然是一条直线。在HM中定义的截面只是用来显示，并不会直接导出到DYNA关键字文件中，所以这里不在选择在HyperBeam中定义截面，当然如果是为了显示偏置效果，还是可以定义方便核查。

6、在HM模型树中，点击鼠标右键，新建两个Property，property1主要用来承载关键字*SECTION_BEAM，property2用来承载关键字*INTEGRATION_BEAM.

7、首先设置property2内容，主要设置 ID为100，Card选择IntBeam，ICST选择第11种，K值为1，注意这里K、W、TF、D、TW并无实际含义，可就按关键字帮助中的D1~D4理解。

该图表达了D1和D2的具体含义，D1是Dyna单元坐标系Y轴方向对应的长度，D2是Dyna单元坐标系Z轴方向对应的长度。

分别填入D1值与D2值。

8、设置property1内容，ID设为1，卡片内容选择SectBeam，梁单元方程选择HL，打开Int_Rule, 并选择刚才已经定义好的property2, 下方的cst选择2.

9、选中梁单元所在组，点击Proprety，选择定义的property1，即可完成对梁单元截面属性的定义。

10、导出模型为K文件，导入LSPP，在LSPP里面，点击View->Beam Prism，即可显示界面形状。

当然，模型比较小的时候完全用不着如此大费周章，直接手动编辑K文件或者直接在LSPP里面编辑即可，但是如果模型比较复杂，需要联合HM仿真的时候，个人还是建议在HM中定义，方便核查。

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