在节点上施加外力时，BEAM189单元慎用截面偏置功能

梁单元BEAM189的截面偏置（SECOFFSET命令）功能为用户提供了方便，通过该功能可以调整梁的几何位置，例如偏心连接或变截面情况；但在某些情况下使用时应特别谨慎，甚至不能使用截面偏置功能。在梁单元BEAM189的HELP中有基本介绍，大意是在节点（定义单元x轴）上施加外荷载时，如果质心轴与单元x轴不共线，则所施加的轴力荷载将导致弯曲；当截面的质心与剪心不重合时，施加的剪切荷载将导致扭转应变和力矩；因此“节点”应位于要施加外荷载的位置，应适当地(appropriately)使用SECOFFSET命令的OFFSETY和OFFSETZ参数。

HELP中的“适当地(appropriately)”说的很委婉，实际上，节点上若有轴力或横向力 (与偏置的方向不同时)外荷载，使用截面偏置就会导致不正确的结果，或者说在此外荷载（轴力或与偏置方向不同的横向力）情况下，就不能使用截面偏置。因此，当节点上有外力荷载时建议慎用截面偏置功能。但若节点上不施加外力荷载，而是内力在截面间传递，即便截面上有轴力或横向力，使用截面偏置也不会影响结果。

变截面悬臂梁如图1a)所示，采用BEAM189单元模拟时，根据传统力学理论，采用截面质心轴建模。变截面部分，采用梁截面中的变截面类型（TAPER）定义梁截面。由于采用了截面质心轴建模，因此截面不需设置偏置，即各截面位于质心，有限元模型如图1b)和c)所示。

在悬臂端施加竖向荷载和水平荷载后，结果如图1d)和e)所示。因节点施加外荷载，节点位置应该在外荷载作用点上，因此采用无截面偏置的质心轴建模。这种模型仅在带单元形状显示时，截面因垂直轴线而略有倾斜，但不会影响计算结果。计算分析的命令流如下。

finish$/clear$/prep7

l1=3000$l2=400$h1=500$h2=200

h3=h1-(h1-h2)/3000*h1

b=300$esiz=100$fy0=6e5$px0=80

!在质心轴上创建模型

k,1$k,2,h1,(h1-h3)/2

k,3,l1,(h1-h2)/2

k,4,l1 l2,(h1-h2)/2

k,5,l1 l2,h1

l,1,2$l,2,3$l,3,4

et,1,beam189

mp,ex,1,2.1e5$mp,prxy,1,0.3

sectype,1,beam,rect

secdata,b,h1 !截面1(A截面)

sectype,2,beam,rect

secdata,b,h2 !截面2(B截面)

sectype,3,taper !定义变截面

secdata,1,0

secdata,2,l1

!划分有限元网格

lsel,s,,,1,2$latt,1,,1,,,5,3

lsel,s,,,3$latt,1,,1,,,5,2

lsel,all$esize,esiz$lmesh,all

!施加约束和荷载

dk,1,all

fk,4,fx,-px0*b*h2

fk,4,fy,-fy0

/solu$solve$/post1

/eshape,1

plnsol,u,y

esel,s,cent,x,h1,h1 esiz

plnsol,s,x!截面C应力

如果在直线位置建模，并设置截面偏置，无论怎样施加外荷载（考虑移轴的弯矩与否）均不能得到正确结果（如图2）。因此，当节点上有外荷载作用并与截面偏置方向不同时，不能使用截面偏置功能。

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