关于自定义截面梁的问题

timebirds

关于自定义截面梁的问题
ANSYS的BEAM188、189等梁截面都支持自定义梁截面。然后用PLANE82单元划分网格，存储成用户自己的截面。对截面在梁轴线上的定位有“质心”、“剪心”以及用户自己定义三种类型。
可是我在使用的过程中发现一些问题：
计算模型：两端各自有一个固结支座的两端固定梁，均布向下的荷载：
1、使用自己定义的对称不封闭截面（例如槽钢把槽钢的底面向上）、两端各有一个三角形封闭箱梁的斜拉桥主梁等截面形式
  1）梁的纵轴线放在剪心上（SECOFFSET，SHRC）。发生围绕梁纵轴线方向的转角（其单元坐标系下第1、7自由度）。转角在中点最大。
  2）梁的纵轴线放在剪心上（USER，Y，Z），也就是把截面计算器计算出来的剪心坐标输入进去。同样发生围绕梁纵轴线方向的转角（其单元坐标系下第1、7自由度）。转角在中点最大。但是数值上要比直接采用（SECOFFSET，SHRC）要大了很多。如果前面是10的负20次方量级，则现在骤然变成了负7次芳以下的量级，只比弯曲转角小1-2个量级别。
  3）在对称轴上移动。这时候力的作用线依旧通过剪心，但是转动的角度更大了！距离剪心越远，则转角越大。而从理论上来说，只要在剪心的上方或者下放，使得力通过剪心，则受力模式一致！
  4）把两端改成铰支座，则产生了很大刚体转角位移！达到10几个弧度?????
  5）把不封闭截面改成封闭的截面，（例如方钢管、矩形封闭箱梁的刚构桥主梁等截面形式），则上述现象会小一些，但是依旧存在！
  
2、自定义的截面，即使是对称截面，但是IYZ依旧不为零，而是一个比较小的数值（10的负三次方量级）。这也是不正常的，即使采用映射分网格的规整网格，也依旧不为零！
  
  
  大家可以自己实验一下，讨论一下上面的两个是什么原因造成的？这虽然对一般的结构分析而言误差依旧可以接受，但是是解释不通的！对称的结构对称的边界对称的荷载，产生了扭转，这是说不过去的！
  
另外，我采用一些算例对BEAM4、188、189单元进行了数值实验。对于细长的梁，计算结果基本可以忽略误差！（BEAM4 实常数采用BEAM 188 里面引用的自己定义的梁截面的参数，也就是由自己定义截面时生成的截面计算参数）。所以，有些时候可以采用截面计算的数据然后使用BEAM4单元计算，结果也是一样的。
我还想考虑剪切效应的深梁的情况，但是不知道BEAM4实常数里面的那个什么SHEARY、SHEARZ（剪切变形常数）是怎么定义的。HELP里面只说是截面的实际面积与有效抗剪面积的比，对于矩形截面是6/5，对于实心圆是多少等。但是没有给一个计算公式，也没有给出什么文献上有此介绍。本人虽然是力学的科班出身，但是还真没有听说过什么剪切变形常数。估计TIMOSHENKO的书上可能有，但是手头没有他的书，最近几十年出版的材料力学等，又过于简单，甚至连欧拉梁和TIMOSHENKO梁都没有讲清楚，根本找不到相关资料。有高手知道是怎么定义的吗？
还有，自定义截面的时候，计算出来的参数有；面积、IYY、IZZ、IYZ，形心（质心）位置、剪心位置，此外，最后还有三项剪切相关系数（SHEAR CORR。ZZ ），请问这三个系数是如何定义的啊？跟前面所说的剪切变形常数又有什么关系啊？

不知道我的问题有没有高手能告诉我一声。

xiepu2008

我也正好在查这个问题，查到《结构力学》朱慈勉主编--第五章114页--有一个截面系数k的定义，似乎是所谓的剪切变形常数，也只是二维的平面问题中的叙述。
    k=A/I^2*int('S^2/b^2','A')
上面提到：对于矩形截面，有k=1.2；圆形截面k=10/9；工字型截面k=A/A1（A1是腹板的面积，就是有效抗剪面积），也不知道他的理论是出自何处。