为了服务好客户，我深入研究了梁单元特性！

    本号将主要结构单元分为实体单元、梁单元（包含杆单元、管单元、绳索单元）、壳单元和弹簧单元。从单元技术来说，梁单元和壳单元要比实体单元和弹簧更复杂，也更抽象。比如实体单元的每个节点只有三个自由度，而梁壳单元的每个节点大部分情况下有六个自由度。

    虽然本号前作写过不少梁单元的使用方法和案例，以及性质介绍。但实话说，本号对梁单元的理解和应用还不够深入，起码本号自己是不满意的。

    因为本号在货架行业有重要客户，在和客户工程师的接触交流过程中，发觉自己应该再深入研究下梁单元的特性，为了更好的服务客户工程师。

（本号认为：掌握九分，能服务客户五分；掌握七分，只能服务客户一分）

    ANSYS老用户可能还记得梁单元中有Beam3和Beam4等单元类型，并且不同版本的ANSYS一直也会支持这些早期梁单元的求解。

    但最近几年的ANSYS官方帮助文档中已经找不到一些早期单元的介绍了，由此可以看出，ANSYS官方已经希望用户不要再使用一些过时的单元。拿梁单元来说，现在能看到的单元类型只有Beam188和Beam189。

    一阶梁单元Beam188，两节点。

    二阶梁单元Beam189，三节点。

04.1 纵向的积分点

    Beam188纵向(长度方向)的积分点：不同的单元关键字对应不同的纵向积分点数。

    Beam189纵向(长度方向)的积分点。

04.2 截面的积分点

    Beam188和Beam189截面(横向)的积分点：截面由栅格(Cells)组合而成，每个栅格包含9个栅点(圆点)和4个积分点(十字点)。下图为矩形和槽型截面的截面、栅格、栅点、积分点的示意图。

    在Workbench界面中不能查看截面的栅格，但在MAPDL界面(经典界面)

中可以查看。比如下图为矩形截面的栅格分布，用户可以定义不同数量的栅格。注意！Workbench默认的截面栅格数量满足绝大部分应用场景。

    定义栅格数量的方法：

    查看栅格数量的方法：

    Beam188和189支持截面积分点和栅点的求解结果输出，也可以仅输出边界表面的求解结果。命令PRSSOL可列表显示截面积分点和栅点的结果，栅点上给出应力和应变结果，积分点上给出塑性应变、塑性功及蠕变应变等结果。

    绝大部分应用场景下，用户不需要关注梁单元的积分点特性。但需要关注梁单元的力学特性。

    Beam188和189，基于铁摩辛柯梁理论，即一阶剪切变形理论，即平截面假设理论。在材料力学中，还有一种梁理论，叫做欧拉梁理论，即忽略剪切变形理论，即刚截面假设。

    一阶剪切变形理论，假设横截面的不同位置的切应力相等，横截面在变形前后保持平面而不发生扭曲，但不要求和中性面保持垂直。不支持在分析过程中或截面进入塑性后，截面上扭转切应力的重新分布计算，所以由扭转载荷引起的较大非弹性变形场景下，建议采用实体单元或者壳单元。

    当然，用户不必过于担心梁单元的扭转，因为梁单元的主要变形为弯曲变形和拉伸压缩变形，扭转变形和剪切变形在绝大部分情况下很小，小到可以忽略。