ANSYS单元类型连接专题：Solid-Beam单元连接技术（类型二）

设计过程中，我们还可能会遇到类似于下图的这种结构：

同样，如果没有那个孔，我们可以使用两段不用截面的beam模型进行计算，但是开了孔，我们该怎么处理呢？同样，我们还是使用上一篇文章介绍过的两种方法：
 
方法一：对整个结构使用Solid单元进行分析；
 
方法二：大截面部分使用Solid单元，其余位置使用Beam单元。
 

同样，为了比较不同单元类型连接后的精度，笔者建立了两个静力学项目：一个是全部使用Solid单元进行分析的模型 solid；另一个是使用Solid单元和Beam单元连接起来分析的 solid_beam。
 

Step1：打开workbench，建立两个结构静力学项目，分别将其命名为“solid_beam”和“solid”，并导入建立的几何模型。

Step2：双击“solid_beam”项目的Geometry，打开SCDM模块。

Step3：在SCDM模块中，使用图示箭头所指几何面切割方形梁。

Step4：在SCDM模块中，在粗方形梁上做一个 与细方形梁截面积相同的映射面。

Step5：在SCDM模块的Prepare中，使用Extract命令来抽取细方形梁的线体模型。

Step6：回到Workbench中，双击Model，进入Mechanical。

Step7：点击模型树中的Connections，选择Body-Body中的Fixed，建立一个固定副。在Details of ******中，将Reference中的Scope选择为线体模型的一个端点；将Mobile中的Scope选择为实体模型的一个端面上的映射面，并将Behavior设置为Deformable。

Step8：网格划分。自由网格划分，网格尺寸5mm。

Step9：施加载荷和边界条件。一端施加-Y方向500N的力，另一端固定。

Step10：后处理设置。

点击solution（B6），将Post Processing中的Beam Section Results设置为Yes，这样就可以输出梁单元的截面结果（如Mises应力等）了。

Step11：求解。

Step12：后处理。

提取计算结果文件中的整体变形、整体应力和圆孔面上的应力如下。

1.整体变形。提取变形结果，我们发现：最大变形量为0.883mm，且Solid单元和Beam单元连接位置处的变形是协调的。

2.整体应力。提取应力结果，我们发现：最大应力值为13.889 MPa 。

3. 圆孔面上的应力。应力最大值为3.58MPa（此结果非精确结果，如想得到精确结果需要进一步细化网格）。

二、solid计算。

为了与solid-beam模型计算的结果进行比较，计算时我们使用与solid-beam模型相同的材料模型、单元尺寸和类型、载荷、边界条件。

计算完成后，提取计算结果文件中的整体变形、整体应力和圆孔面上的应力如下。

1.整体变形。提取变形结果，我们发现：最大变形量为0.873mm。

2.整体应力。提取应力结果，我们发现：最大应力值为20.181 MPa （应力奇异位置，应力值失真）。
 

3. 圆孔面上的应力。应力最大值为3.583MPa（此结果非精确结果，如想得到精确结果需要进一步细化网格）。

通过对比两次计算的结果发现：
1）全部使用Solid单元进行分析和使用Solid单元和Beam单元连接起来进行分析， 计算结果几乎完全一致；（整体应力最大数值的大小和位置，使用solid单元计算存在应力奇异，不进行比较）。

2）使用Solid单元和Beam单元建模和全部使用solid单元进行建模相比，节点数量大大减少， 显著降低了计算量。
 

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