1、2框架问题及梁板复合计算首先要选择分析所用的单元类型。在本次分析中，我们将用到在土木工程中最常用的两种单元：三维梁单元 Beam 188 和三维壳单元 Shell 63。一般结构中梁柱可以用梁单元模拟，而剪力墙和楼板则可以用壳单元模拟。ANSYS 提供了多种梁单元，其中 Beam 188单元的好处是可以很方便的定义各种土木工程常用构件截面形式，并可以很方便的在 GUI截面中显示出来，因此比较受欢迎。3首先在 ANSYS 提供的上百个单元中按类别选择梁单元 Beam 188以及壳单元 Shell 634定义完单元类型后，下面就要定义单元的一些几何属性。我们首先来定义壳单元。进入 ANSYS 主菜
2、单的第二项，Real Constants，选择 Add/Edit/Delete, 进入实参数定义窗口，选择 Add 按钮添加实参数，并指定该实参数和 Shell 63 单元相关。5在实参数窗口中输入壳单元的厚度，在本算例中，壳单元用作楼板，厚度为 150mm。需要说明的是，在有限元软件中，一般都不限制参数的单位制，使用者需要根据具体问题选择统一的单位制。比如对于本问题采用的就是 N-mm 单位制。6选择材料窗口中 Material 菜单，选择 New Material，材料编号为 2，输入混凝土的弹性模量和泊松比，分别为 30103N/mm2 和 0.2。7下面进入 ANSYS 的主菜单的第四
3、个选项，输入截面信息。我们要定义的梁单元截面为工字型截面。首先定义柱子，设定截面编号(ID)为 1，截面类型选择为工形，按图中提示参数依次输入翼緣宽度，腹板高度，翼緣厚度和腹板厚度。需要注意的是，ANSYS 这里还要求输入梁单元轴线在截面上的位置。对于柱子，我们设定轴线在梁截面中心，即选择Offset to “Centroid”8完成截面信息定义后就可以开始建模操作。首先我们通过 ANSYS 主菜单 Preprocessor-Modeling-Create-Keypoint 选择建立关键点。需要说明的是，ANSYS 建模几何拓扑关系严格遵守点(Keypoint)线(Line)面(Area)体(
4、Volumn)这样的规律，所以我们先从点开始建立模型。选择点的输入方式为当前坐标系(In Active CS)，第一个关键点的编号为 1，坐标0，0，0。9下面我们要生成 X 方向的柱网。在 ANSYS 主菜单中选择复制（Preprocessor-Modeling-Copy） 。复制的对象为 Keypoints，从弹出菜单中选择刚才建立的关键点。10这时屏幕显示如下，由于关键点 5（即 5000000mm 位置的点）距离太远，我们看不清其他关键点，所以我们选择 Pan-Zoom-Rotate 按钮，用 Pan-Zoom-Rotate 提供的 Box Zoom功能放大原点附近的区域。11下一步将
5、把柱网关键点 1-4 向上（ Z 轴方向）复制 3000mm，生成柱子顶部。同样选择复制关键点，这时也可以用 Box 工具来选择关键点。输入复制的距离，为 Z 方向 3000mm。12复制完成后点击 Pan-Zoom-Rotate 窗口中的 Iso 按钮，就可以看到三维空间中这些关键点的布置。13建立完关键点后下一步就要建立线。选择 Create 菜单中的 Lines 选项，输入线的形式为直线。点选相应关键点，生成直线。14将刚才生成的柱网关键点相连，得到 4 根柱子轴线如图复制这些轴线，选择 Copy-Lines，选择刚才生成的柱子15进入 Copy Lines 窗口，输入复制成 3 份，间
6、距 4000mm。得到柱子布置如图。16同样方法，选择 ANSYS 主菜单 Preprocessor-Modeling- Create- Lines- Lines- Straight Lines 将柱顶相连生成梁同样，梁单元也需要定位关键点，将位于原点处的关键点 1 复制到 Z 轴 3000000mm处。17最后生成楼板，进入 ANSYS 顶部菜单 Plot-Lines，选择 ANSYS 菜单中 Create-Areas-Arbitrary-By Lines，即通过线来生成楼板（相应的几何形体为面） 。1819选择相应的直线，建立面20建立完楼板后，几何建模工作完成，下面需要给刚才建立的几何体
7、赋予物理属性。首先设定梁柱单元。进入 Meshing 菜单，选择 Mesh Attribution，选定所有表示柱子的直线。21设定其材料属性为 1（钢材） ，因为刚才没有设定和梁单元相关的实参数，所以可以任意选择，单元类型为 Beam188。截面类型为 1。这里尤其需要注意的是，要输入截面方向控制关键点。22我们知道，空间梁单元除了轴线方向以外，还需要一个矢量来定义其截面弯曲的主轴方向。ANSYS 中对 Beam 188 采用了“截面方向控制点”的方法来定义截面主轴方向，即：除了输入单元的两个端点以外，还需要输入一个附加的节点或者关键点。这个附加节点或者关键点和梁单元的起始节点构成一个矢量，
8、这个矢量就是梁单元的法线方向。因此，在前面建模工作中，我们在 X 方向很远的地方建立一个关键点，目的就是让柱子的主轴方向和 X 轴方向一致。在 plot 菜单中选择绘制关键点。得到关键点分布如图23选择刚才建立的在 X 方向很远的关键点，作为柱子的方向控制点。再到 Plot 菜单中选择绘制 Lines，24同样选择代表梁的直线设定梁的属性，与柱子一样，只是截面属性编号为 2。25基于同样原因，选择 Z 方向很远的那个关键点作为梁的方向控制点，即梁的主轴方向是 Z 轴方向。26最后，给所有的面设定属性，其材料属性为 2（混凝土） ，实参数为 1，单元类型为Shell 63。由于截面属性和壳单元无关，所以可以任意输入。完成几何体的属性赋值后就可以进行网格划分。选择 Meshtool 工具。27首先要设定有限元网格划分的密度。一般可以通过 Lines 的分段数来控制。选择Meshtool 窗口的 Lines-Set 按钮。然后选择所有代表柱子的线。28给线设定网格密度的方法有两种，一种是设定分段数，一种是设定每段的长度。对于柱子，我们设定其分段数为 5。得到下图29而对于代表梁单元的直线，我们设定其分段方式为分段得到单元的最大长度为2000mm。30得到最后的分段情况如图。31下面开始划分网格，首先对线进行网格划分，选择 mesh 的对象为 Lines，选择所有的线，
