基于ANSYS二次开发的几何非线性平面梁单元

• 作者: 邓继华 张孝振 许斌林 田仲初
• 来源期刊: 应用力学学报
• 关键词: ANSYS二次开发 平面梁单元 几何非线性 共旋坐标法 有限元
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 本期编辑关注
• 页码范围: 1161-1168
• 页数: 8页
• 分类号: TU323
• 语种: 中文
• DOI: 10.11776/cjam.38.03.B015

摘要

共旋坐标法(C.R法)具有在局部坐标系考虑材料非线性,通过局部坐标系与结构坐标系之间内力和切线刚度矩阵的转换矩阵来考虑几何非线性,从而实现两种非线性脱耦的优点,C.R法相对于其它非线性有限元列式而言较少运用于商业程序.本文利用ANSYS平台提供的单元二次开发工具——用户可编程特性(UPFs),开发了基于C.R法的几何非线性平面梁单元,给出了详细的算法及流程,通过多个算例对本文算法及程序进行了验证.研究表明:该方法能有效利用共旋法非线性单元和ANSYS商业程序的优点,对于方框架在对边中点受一对集中力的算例1,采用二次开发的用户梁单元与beam3梁单元在每个荷载步下收敛所需的迭代次数分别为3次和6次;对于预应力钢筋混凝土悬臂梁发生大变形的算例2,上述两种单元模型进行非线性计算能收敛的预应力加载系数分别为132和128,可知本文基于共旋法得到的ANSYS二次开发用户梁单元提高了非线性计算的效率和能力,可用于平面梁结构的几何非线性分析.