注：此为网上下载文档，其中有许多看不太明白的地方，故按个人想法进行了更改，更改后的文档也许看的亦不明白，大概了解方法即可。文档所在网址：http:/wenku.baidu.com/view/04e43ebbfd0a79563c1e722d.html一、前言变截面梁，即两端截面不同的梁。在工程中通常将梁受力吃紧的一端采用较大的截面，另一端采用较小的截面，以实现等强度设计，节省原材料。这种变截面梁生活中普遍存在，远至古代娶亲用的花轿轿杆、农村大车车辕，直至当今建筑钢结构中各种采光大蓬横梁（包括弯曲横梁）、各种连杆摇臂结构等。特别是悬臂梁几乎处处可见，就连输电用的水泥电杆也做成根粗尖细的。由于这种变截面梁在工程中普遍存在，在ANSYS程序结构分析中，专门设置了变截面梁单元的功能，使用起来特别方便。具体操作过程在下面的实例分析中详细介绍。自由度耦合即构件连接处两个节点的自由度（包括移动自由度和转动自由度）变化是一致的，主节点如何变化，从节点随着同样变化。自由度耦合在静力分析时常用在连接件上，特别用在具有转动的连接件上。例如：汽车挂挡手柄连接端的球铰，各种销钉与耳环的连接，各种转盘与转轴的连接等。自由度耦合的概念与自由度释放的概念正好相反。在ANSYS程序中没有自由度释放功能，只有自由度耦合功能，但用自由度耦合功能完全可以达到自由度释放的目的。这种功能具体操作过程，也在下面的实例分析中详细介绍。二、雨蓬计算分析该雨蓬结构是由11根变截面工字钢梁、1根等截面工字钢梁、3根圆管钢梁、1根槽钢梁和6根拉杆钢组成。其结构如下：图1雨蓬结构1原始数据（1）坐标数据关键点号XYZ1：0，0，02：0，0，63003：0，4500，0 （第一拉杆上端点）4：0，1000，0 （变截面梁Z轴方向）5：0，1000，0 （第一排工字钢Z轴方向）6：0，1000，6300（第六排槽钢Z轴方向）7: 0,0,4200 （拉杆与雨棚连接点，亦自由度耦合处）（2）材料数据主钢梁变截面工字钢：大端30015086，小端15015086第一横梁工字钢：15010086第二、第三、第四横梁圆管钢：1024 Ri=47 R0=51第五横梁槽钢：1608086拉杆：1024A=1231.5 =0.0001(3) 载荷由玻璃均布载荷计算而得:中间节点: F=5560N边节点: F=2780N角节点: F=1690N(4) 单元梁单元: BEAM188杆单元: LINK8(5) 边界条件主梁固定于墙上:位移和转角全约束；拉杆与主梁连接: 位移耦合,转角自由；拉杆与墙连接: 位移约束, 转角自由。2 计算方法有限元几何非线性方法3操作命令（1）前处理a. 选择单元类型选择单元类型菜单路径：【Preprocessor】【Element Type】【Add/Edit/Delete】执行选择单元类型菜单路径命令，弹出定义单元类型对话框，单击Add按钮，弹出单元类型库对话框，然后选择“Beam 2node 188”梁单元，单击OK按钮。用同样方法选择“Link Spar 8”杆单元，单击OK按钮。b. 设置单元实常数设置单元实常数菜单路径：【Preprocessor】【Real Constants】【Add/Edit/Delete】执行设置单元实常数菜单路径命令，弹出对话框后，单击Add按钮，选择“Type 2 LINK8”单元，并单击OK按钮，弹出定义实常数对话框，在“ID”中输入“1”，在“AREA”中输入“1231.5”，单击OK按钮。c. 设置单元截面数据变截面工字钢梁截面设置：大端截面设置：执行菜单路径命令【Preprocessor】【Sections】【Beam】【Common sections】，弹出定义截面特性对话框后，在“ID”中设置梁单元截面代号“1”，在“Name”中设置梁单元截面名称“M1”，在Sub-Type中选择工字钢截面图形。在“W1”中输入“150”，在“W2”中输入“150”，在“W3”中输入“300”，在“t1”中输入“8”，在“t2”中输入“8”，在“t3”中输入“6”，单击OK按钮。小端截面设置：执行菜单路径命令【Preprocessor】【Sections】【Beam】【Common sections】，弹出定义截面特性对话框后，在“ID”中设置梁单元截面代号“2”，在“Name”中设置梁单元截面名称“M2”，在Sub-Type中选择工字钢截面图形。在“W1”中输入“150”，在“W2”中输入“150”，在“W3”中输入“150”，在“t1”中输入“8”，在“t2”中输入“8”，在“t3”中输入“6”，单击OK按钮。尖劈梁截面设置：执行菜单路径命令【Preprocessor】【Sections】【Beam】【Taper Section】【By XYZ Location】，弹出定义变截面特性对话框后，在“ID”中设置变截面梁单元截面代号“3”，在“Name”中设置变截面梁单元截面名称“M3”。在“Beginning Section ID”中选择变截面梁起始截面代号“1 M1”，在“XYZ Location of Beginning Sect”中输入变截面梁起始截面坐标“0，0，0”；在“Ending Section ID”中选择变截面梁结束截面代号“2 M2”，在“XYZ Location of Ending Section”中输入变截面梁结束截面坐标“0，0，6300”，单击OK按钮。普通工字钢梁截面设置：执行菜单路径命令【Preprocessor】【Sections】【Beam】【Common sections】，弹出定义截面特性对话框后，在“ID”中设置梁单元截面代号“4”，在“Name”中设置梁单元截面名称“M4”，在Sub-Type中选择工字钢截面图形。在“W1”中输入“100”，在“W2”中输入“100”，在“W3”中输入“150”，在“t1”中输入“8”，在“t2”中输入“8”，在“t3”中输入“6”，单击OK按钮。圆管梁截面设置：设置梁单元截面数据菜单路径：【Preprocessor】【Sections】【Beam】【Common Sections】执行设置梁单元截面数据菜单路径命令，弹出对话框后，在“ID”中设置梁单元截面代号“5”，在“Sub-Type”中选择圆管钢截面图形。在“Ri”中输入“47”，在“R0”中输入“51”，单击OK按钮。槽钢梁截面设置：执行菜单路径命令【Preprocessor】【Sections】【Beam】【Common sections】，弹出定义截面特性对话框后，在“ID”中设置梁单元截面代号“6”，在Sub-Type中选择槽钢截面图形。在“W1”中输入“80”，在“W2”中输入“80”，在“W3”中输入“160”，在“t1”中输入“8”，在“t2”中输入“8”，在“t3”中输入“6”，单击OK按钮。d. 设置材料性能数据设置材料性能数据菜单路径：【Preprocessor】【Material Props】【Material Models】执行设置材料性能数据菜单路径命令，弹出定义材料性能数据对话框，选择右侧材料有关变量依次双击“Structural”“Linaer”“Elastic”“Isotropic” (也可以依次双击“Favorites”“Linaer Static”“Linaer Isotropic”) 后，在出现的对话框中，输入弹性模量“EX=2.06E5”和泊松比“PRXY=0.3”数值，输入密度数值“7.85E-9”，单击OK按钮，并退出对话框。e. 建立几何模型（a）生成关键点菜单路径：【Preprocessor】【Modeling】【Create】【Keypoints】【On Working Plane】执行生成关键点菜单路径命令，在弹出的工作平面对话框中，依照上述坐标次序，输入各关键点坐标值：“X，Y，Z”，最后单击工作平面对话框中的OK按钮。轴侧显示菜单路径：【Utility Menu】【Plotctrls】【Pan Zoom Rotate】【ISO】(b) 生成直线菜单路径：【Preprocessor】【Modeling】【Create】【Lines】【Lines】【Straight Line】,选择关键点1,2执行生成直线菜单路径命令，弹出生成直线对话框，采用鼠标在图形窗口依次点击前、后两个关键点，生成一条直线，单击对话框中的OK按钮。(c) 将直线分成4等份菜单路径：【Preprocessor】【Operate】【Booleans】【Divide】【Line into N Lns】，弹出对话框后，选择直线1，单击Apply按钮，输入划分数“4”，单击OK按钮。（d）直线相加菜单路径：【Preprocessor】【Modeling】【Operate】【Booleans】【Add】【Lines】 (e) 5段直线赋置属性菜单路径：【Preprocessor】【Meshing】【Meshing Attribute】【Picked lines】执行赋属性菜单路径命令，弹出对话框后，单击对话框中的Pick All按钮，弹出赋属性对话框，选择属性：材料号“MAT”为“1”，实常数号“REAL”为默认值，单元类型号“TYPE”为“1 BEAM188”，截面号“SECT”为“3”，并激活“Pick Orientation Keypoints”，单击Apply按钮，用鼠标在主梁下选择确定梁单元Z轴方向的“K”点(关键点4或5都行)，单击OK按钮。(f) 5段直线设置划分尺寸菜单路径：【Preprocessor】【Meshing】【Size Ctrls】【ManualSize】【Lines】【Picked Lines】执行设置划分尺寸菜单路径命令，采用鼠标在图形窗口拾取全部直线，单击Apply按钮，在弹出的对话框“NDIV”中输入尺寸数值“1”，单击OK按钮。(g) 5段直线划分网格采用分网工具，其菜单路径：【Preprocessor】【Meshing】【MeshTool】执行分网工具菜单路径命令，弹出分网工具对话框。先在分网工具窗口中确定网格实体：“Lines”，单击Mesh按钮后，单击Pick All按钮。单击工具栏中的SAVE-DB按钮，保存实体网格文件。(h) 复制直线菜单路径：【Preprocessor】【Modeling】【Copy】【Lines】执行复制直线菜单路径命令，弹出对话框后，单击Pick All按钮，在弹出对话框“Number of Copies-”中输入“11”，在“DX”中输入“2250”，单击OK按钮(目的在于生成11根变截面梁)。(i) 生成横线菜单路径：【Preprocessor】【Modeling】【Create】【Lines】【Lines】【Straight Line】执行生成直线菜单路径命令，弹出生成直线对话框，采用鼠标在图形窗口依次点击前、后两个关键点，生成所有横直线，单击对话框中的OK按钮。（j）给各横直线赋置属性菜单路径：【Preprocessor】【Meshing】【Meshing Attribute】【Picked lines】执行赋属性菜单路径命令，弹出对话框后，采用鼠标在图形窗口拾取第一横