我有一个高而细长的结构模型，我正在研究使用外壳和框架元素。
壳单元类型为 MITC4，-节点膜元件。框架元素是基本线（) 任何介绍性结构分析/刚度方法书中的元素 - 它们包括轴向、弯曲和扭转，但没有剪切变形。
两种分析都是线弹性的（没有几何或材料非线性），使用直接刚度公式的小变形。
作为一个测试用例，我在顶部节点（或节点，对于壳单元模型）加载了一个单位载荷的结构，一次在垂直于结构长轴的方向上（-轴），并且一旦沿着结构的轴向下进行纯轴向载荷（-轴）。我忽略了这个测试用例的所有自重。
【我也比较过和方向弯曲，完全符合预期，因为结构是对称的。]
我将这些结果与线性弹性梁的简单手工计算结果进行了比较：
轴向变形（-轴）= 弯曲变形（-轴）=
对于框架元素模型，这些结果完全匹配。
对于壳单元模型，轴向值几乎相同（我认为这是该区域正确的一个好兆头）。
壳单元模型的弯曲变形稍微小一些（~8%）。
我想知道的是，这是预期的行为吗？我是否应该期望壳单元模型通常比框架单元“更硬”？
我知道壳单元中泊松比的选择在这里也有影响。我正在使用为钢。
问候，玛德琳。
关于您的结构或壳 FE 模型确实没有足够的详细信息来确定，但是，根据您提供的内容，我想说梁单元和壳单元模型的结果显着不同也就不足为奇了。
你没有说，但如果你的目标是能够使用梁模型准确地分析这个结构，我认为这绝对是可能的。但是，它可能需要一种与您当前使用的方法有所不同的方法。
这里有一些要考虑的事情：
您对您的壳单元模型给出准确（收敛）结果的把握有多大？特别是，您确定您的网格足够精细吗？我建议构建三个壳有限元模型，在管的长度上分别有 10、20 和 30 个壳单元。这些结果应该能让您很好地了解壳模型的正确位移。
我相信您用来计算多边形横截面管的等效惯性矩的公式假设横截面中每个段的壁厚都很薄。也就是说，忽略各个段的弯曲刚度。这真的是一个有效的假设吗？
如果横截面段的壁厚不小，这也会在您的壳模型中产生影响。在壳单元连接的横截面周围的每个节点处，都有少量重叠材料。这似乎应该可以忽略这一点，但如果您试图在壳模型和梁模型之间取得密切一致，它会变得很重要。
对于像这样的空心“管”，横向剪切刚度很低，因此您可能需要在梁方程中包括剪切变形来计算准确的挠度。