ANSYS单元连接专题：杆与梁壳体单元的连接技巧

按照杆、梁、壳、实体的顺序，先说说杆单元与各单元的连接方法。

那么什么时候需要用到杆单元与各种单元的连接呢？水哥稍微列举下实际工程中需要考虑此类连接的例子。

案例一：工业厂房

此类结构一般横向跨度较大，屋顶采用钢结构形式，在具体模拟屋架时，此时各个杆件可看成铰接，采用杆单元模拟。而下方框架柱则采用梁单元进行模拟，在相交部位则需要用到杆单元与梁单元的连接。

案例二：门厅钢结构雨棚

在具体模拟该结构时，雨棚上方拉杆采用杆单元模拟，而下方的钢梁采用梁单元模拟，混凝土框架柱可采用实体单元模拟。

一直以来，杆单元一般用于模拟桁架结构的时候比较多，其特点是杆件两端不考虑承受弯矩作用，节点只有平动自由度，是所有单元中最为简单的一种。

杆单元分为2D杆单元和3D杆单元，2D杆单元节点只有Ux和Uy两个平动自由度，而3D杆单元除了这两个，还有Uz。其他单元，梁单元、壳单元、体单元都包含了这三个自由度，且具有相同的物理意义，按照前面一篇文章所介绍的连接总则，杆单元与其他单元连接时只需要共用节点即可，无需建立约束方程。

下面是一个简单的类似雨棚案例，注意本案例各构件尺寸仅为演示操作需要所拟，未经仔细推敲，各工程大佬可忽略。

某屋外雨棚平面简化模型如上，长度为4m，折算荷载为10 KN/m，雨棚梁采用工字型钢I40，系杆截面面积为238.64mm^2，材料均为Q235，采用ANSYS模拟该结构。

下面为建模过程

!=================

finish

/clear

/filname,gandanyuan

!==========

/prep7

!材料参数定义

!钢材

mp,ex,1,2.1e5

mp,prxy,1,0.3

mp,dens,1,7850e-12

!===========

!单元定义

et,1,beam189

et,2,link8

!=============

!框架梁尺寸定义

sectype,1,beam,I

secdata,155,155,400,13,13,8

!===============

r,1,238.64

!===============

k,1

k,2,3000

k,3,4000

l,1,2

l,2,3

k,4,0,2000

l,2,4

!=============

lsel,s,,,1,2

latt,1,,1,,,4

lesize,all,200

lmesh,all

lsel,s,,,3

latt,1,,2

lesize,all,,,1

lmesh,all

!==============

ksel,s,loc,x,0

dk,all,all,0

!==============

allsel,all

save

/solu

allsel,all

acel,,9800

lsel,s,,,1,2

esll,s

sfbeam,all,1,pres,10

allsel,all

solve

有限元模型如下：    

结果图：

1、结构变形图

2、结构弯矩图

3、结构剪力图

4、结构轴力图

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