梁单元定义

关于LSDYNA中离散梁（discrete beam）使用的一些说明

一个离散梁（6号梁单元）最多有6 个自由度，而弹簧单元（*element_discrete）只有一个自由度，离散梁单元的内力在局部坐标系（r,s,t）中输出，包括在d3plot，d3thdt和elout文件中。

离散量单元可以是0长的也可以是非0长的。必须指定一个非0值的体积（通过

*SECTION_DISCRETE中的VOL参数），离散量的重量和它的长度没有关系，而只是体积VOL和材料密度的乘积。INER是梁关于它三个轴的质量矩，如果它的任意一个旋转自由度被激活就必须指定一个非0的INER值。CA和OFFSET仅针对索（使用材料

*MAT_CABLE_DISCRETE_BEAM）。当使用970v6763(或者后继版本)时，索的体积在VOL设置为0的时候会自动计算为长度与*CABLE 面积的乘积。

可使用的材料类型为：

*MAT_USER_DEFINED_MATERIAL_MODELS

*MAT_66 (*MAT_LINEAR_ELASTIC_DISCRETE_BEAM) *MAT_67 (*MAT_NONLINEAR_ELASTIC_DISCRETE_BEAM) *MAT_68 (*MAT_NONLINEAR_PLASTIC_DISCRETE_BEAM) *MAT_69 (*MAT_SID_DAMPER_DISCRETE_BEAM)

*MAT_70 (*MAT_HYDRAULIC_GAS_DAMPER_DISCRETE_BEAM) *MAT_71 (*MAT_CABLE_DISCRETE_BEAM) 最新添加的类型有：

*MAT_74 (*MAT_ELASTIC_SPRING_DISCRETE_BEAM)(注)

*MAT_93 (*MAT_ELASTIC_6DOF_SPRING_DISCRETE_BEAM)<-- 同时需要 *MAT_74 *MAT_94 (*MAT_INELASTIC_SPRING_DISCRETE_BEAM)

*MAT_95 (*MAT_INELASTIC_6DOF_SPRING_DISCRETE_BEAM) <-- 同时需要o *MAT_94

*MAT_97 (*MAT_GENERAL_JOINT_DISCRETE_BEAM) <--同时需要任意 6 DOF类型 *MAT_119 (*MAT_GENERAL_NONLINEAR_6DOF_DISCRETE_BEAM) *MAT_121 (*MAT_GENERAL_NONLINEAR_1DOF_DISCRETE_BEAM)

*MAT_146 (*MAT_1DOF_GENERALIZED_SPRING) <-- 使用*ELEMENT_BEAM中的 SCALAR 或者 SCALR 选项

*MAT_196 (*MAT_general_spring_discrete_beam) <-- 也可选 *MAT_74,93,94,95中任一种，包含单独的拉伸和压缩失效准则。（注）

*MAT_197 (*MAT_SEISMIC_ISOLATOR)

注：*MAT_074和*MAT_196包含一个默认的阻尼项：damp=1.5*dtmax*stiffness ,这个可能是为了增强稳定性。对比*MAT_066不包括任何默认的阻尼。（参见ftp://ftp.lstc.com/outgoing2/jday/dbeam66_74_196.damp.k ）

一个离散梁的方向由*SECTION_BEAM中的参数SCOOR，CID，RRCON，SRCON和TRCON的值来控制。

如果离散量单元初始是0长的，可选的SCOOR的值为-3，-1，0，1，3。如果SCOOR=-3或者3，作为剪切刚度的结果，有限梁会产生一个剪切力，并导致一个大小为（剪切力*梁长度）/2大小的梁扭矩，而这不仅归于梁的旋转刚度。这个扭矩对产生真实的梁行为是必要

的。如果SCOOR=-1，0，1的话，将不会产生平衡扭矩。因此，为了避免结构上的非物理的转动约束，通常推荐使用SCOOR=-3，或者3。在某些很少的情况下，SCOOR=-1，0，1更好的原因是为了避免结构不稳定或者是在整个仿真过程中离散量始终接近0长。CID定义初始局部坐标系(r,s,t)，如果CID=0，则初始r,s,t的方向分别与全局坐标X,Y,Z同向。

如果离散梁单元是有限长度的，SCOOR应该被设置为-3，-2，2或者3，因此如同真的梁一样将会由剪切产生扭矩（可见上一段的解释）。CID定义初始局部坐标系(r,s,t)，如果CID=0，则初始r,s,t的方向分别与全局坐标X,Y,Z同向。除非定义梁单元时定义了第三个节点N3，此时N1，N2和N3就定义了梁单元的局部坐标系的初始方向（有且仅当SCOOR=-2和2时）。参见例子：ftp://ftp.lstc.com/outgoing2/jday/discrete.beams.finite.k 描述了SCOOR参数对有限长度的离散梁单元的影响作用。

如果使用了*ELEMENT_BEAM_ORIENTATION，则优先使用它建立局部坐标系的方向。

离散梁单元局部坐标系的更新：

RRCON，SRCON，和TRCON可能被用来固定其中任意或者全部的局部坐标方向。默认的是局部坐标方向是变化更新的，而不是固定的。

如果RRCON，SRCON，和TRCON为0（不固定），局部坐标系将基于节点1，2或者它们的平均角速度来更新（由SCOOR决定基于哪个速度）。除非是局部坐标系通过CID由*DEFINE_COORDINATE_NODES定义并且FLAG=1。此时，梁的局部坐标系将基于定义*DEFINE_COORDINATE_NODES中的三个节点来更新，如果SCOOR=-2或者2，局部坐标系将会做最终的调整，使得r轴的方向沿着梁轴线方向，即沿着定义梁的节点1和节点2方向。

对于离散梁有点难以理解的是梁的轴向（N1N2方向）不需要沿着局部坐标系移动。这是因为节点间的关联变形是基于内力增加值和当前局部坐标方向的瞬时值累积计算出的。

*ELEMENT_DISCRETE的方向

*ELEMENT_DISCRETE（区别于离散梁*ELEMENT_BEAM，type=6）的方向由参数VID控制。

如果VID=0(首选的)，*ELEMENT_DISCRETE的作用线始终沿着N1到N2的方向。如果需要一个不同的方向，推荐使用离散梁单元且参数SCOOR=-3，-2，2或者3。不推荐使用VID>0的弹簧是因为其可能会产生非期望的转动约束。在一个有限长度的弹簧单元且作用线不是沿着N1到N2方向的地方，我们建议使用SCOOR=2的离散梁（见*SECTION_BEAM），由于横向刚度，有限长度的离散梁会导致一个横向剪切力并产生一个大小为（shear force*beam length）/2的扭矩，这个扭矩对于真实反应物理现象是必须的。与之相对的是，一个作用线不在N1,N2方向上的有限长度的弹簧单元不能产生伴随横向力的平衡扭矩，这个会导致不真实的旋转阻力。

如果VID>0(不推荐，由于可能产生不真实的旋转约束)，*DEFINE_SD_ORIENTATION中的IOP参数决定单元方向由什么方法决定。如果IOP=0或者1，单元方向在空间上固定，如果IOP=2或者3，单元的方向随着定义单元的两个节点在空间移动而变化更新。更多详细参见用户手册中的*DEFINE_SD_ORIENTATION关键字。

Lsdyna梁单元学习

LsDyna中梁单元的属性定义在卡片Section_Beam中完成，其中几个比较关键的字段是：

ELFORM，这个关键字决定了选用梁单元的类型和截面的定义，数字从1～12；Hypermehs只提供1～6和9.其中1是默认的，也是最常用的。这时候需要指定梁单元两个节点N1和N2处的截面的厚度TS1/2，TT1/2，如下图所示。这里的厚度指的是矩形管的外边长。若CST（cross section type）字段值为1，代表梁单元是圆管，那么这几个参数就是节点1和2处的截面外直径和内直径。若