Beam3 二维弹性单元特性

Beam3 单元是一种可承受拉、压、弯作用的单轴单元。单元的每个节点有三个自由度，即沿 x,y 方向的线位移及绕 Z 轴的角位移。本单元更详细的说明见《ANSYS, Inc. Theory Reference》，其它的二维梁单元还有塑性梁单元 Beam23 及非对称变截面梁 Beam54。

Beam3 单元几何图形

Beam3 输入数据

上图给出了单元的几何图形、节点位置及坐标系统。单元由两个节点、横截面面积、横截面惯性矩、截面高度及材料属性定义。初始应变通过 Δ / L 给定，Δ 为单元长度 L（由 I，J 节点坐标算得）与 0 应变单元长度之差。

如果不计环向作用本单元也可进行轴对称体的分析，如对螺栓、带缝圆柱等。在轴对称分析时输入的面积和惯性矩应是全截面的。剪切变形量（SHERAR）是可选的，如给 SHERAR 赋值为 0 则表示忽略剪切变形（相关细节见 Shear Deflection），当然剪切模量（GXY）只有在考虑剪切变形时才起作用。单元还可在实常数 ADDMAS 中输入单位长度的附加质量。

“节点与单元荷载”一节对“单元荷载”有专门介绍。可以在本单元的表面施加面荷载，如上图中带圈数字所示，其中箭头指向为面荷载作用正向。横向均布压力的单位为力每单位长度，端点作用的压力应以集中力的形式输入。KEYOPT（10）用来控制线性变化的横向压力相对单元节点的偏移量。可在单元几何图形的四个角上设定温度值，其被当做体荷载处理。第一个角上的温度 T1 的默认值为 TUNIF，如其它角的温度未给定时其默认值等于第一个角的温度，如给定了 T1 和 T2 则 T3 的默认值为 T2，T4 的默认值为 T1。

KEYOPT（9）用来控制两节点中间部分相关值的输出情况，值是按平衡条件得出的。但在下列情况下这些值不能得到：

1. 考虑应力硬化时 TIF，ON]；
2. 一个以上的部件作用有角速度时 OMEGA]；
3. 通过命令 CGOMGA, DOMEGA, or DCG/MG 作用了角速度或加速度时。

Beam3 输入参数汇总

节点：I, J

自由度：UX, UY, ROTZ

实常数：

1. AREA – 横截面面积
2. IZZ – 截面惯性矩
3. HEIGHT – 截面高
4. SHEARZ – 剪切变形系数
5. ISTRN – 初始应变
6. ADDMAS – 每单位长度附加质量

说明：剪切变形系数 =0，则在单元的 Y 方向没有剪切变形。

材料属性：EX, ALPX, DENS, GXY, DAMP

表面荷载：

1. 压力 -（括号内为压力正值作用方向）
2. face 1 (I-J) (- Y 法线方向）
3. face 2 (I-J) (+ X 切线方向）
4. face 3 (I) (+X 轴向）
5. face 4 (J) (-X 轴向）

（如输入的压力为负值表示与几何模型图中方向反向作用）

体荷载：

温度作用：T1, T2, T3, T4

特性：

1. 应力强化
2. 大变形
3. 单元生、死

单元选项：

1. KEYOPT(6) 控制杆件力和力矩输出的选项：
2. 0 -- 不输出力和力矩
3. 1 -- 在单元坐标系中输出力和力矩
4. KEYOPT(9) 用于控制该单元位于节点 I，J 中间点的数据输出
5. N -- 输出 N 个中间位置数据（N = 0, 1, 3, 5, 7, 9)
6. KEYOPT(10) 用于控制 SFBEAM 指令时线性变化的压力的偏移量的输入方法：
7. 0 -- 以长度为单位，直接输入压力相对于 I，J 节点的偏移量
8. 1 – 以偏移量与单元长度的比值为单位（0～1），用相对值形式输入偏移