梁结构静力有限元分析论文.doc

1、梁结构静力有限元分析论文摘要：本文比较典型地介绍了如何用有限元分析工具分析梁结构受到静力时的应力的分布状态。我们遵循对梁结构进行有限元分析的方法，建立了一个完整的有限元分析过程。首先是建立好梁结构模型，然后进行网格划分，接着进行约束和加载，最后计算得出结论，输出各种图像供设计时参考。通过本文，我们对有限元法在现代工程结构设计中的作用、使用方法有个初步的认识。关键字：ANSYS，梁结构，有限元，静力分析。0引言在现代机械工程设计中，梁是运用得比较多的一种结构。梁结构简单，当是受到复杂外力、力矩作用时，可以手动计算应力情况。手动计算虽然方法简单，但计算量大，不容易保证准确性。相比而言，有限元分析方

2、法借助计算机，计算精度高，且能保证准确性。另外，有限元法分析梁结构时，建模简单，施加应力和约束也相对容易，能分析梁结构应力状况的具体分布、最大变形量以及中性面位置，优势明显。以下介绍一种常见梁的受力状况，并采用有限元法进行静力分析，得出了与手动计算基本吻合的结论。以下为此次分析对象。A-A截面rAAMM梁的截面形状为梯形截面，各个截面尺寸相同。两端受弯矩沿中性面发生弯曲，如图2-1所示。试利用ANSYS软件对此梯形截面梁进行静力学分析，以获得沿梁AA截面的应力分布情况。DBD,B52#面1#面CAC,A1 有限元模型的建立首先进入ANSYS中，采用自下而上的建模方式，创建梁结构有限元分析模型，

3、同时定义模型的材料单元为Brick 8-node 45，弹性模量为200e9，泊松比为0.3。由于分析不需要定义实常数，因此可忽略提示，关闭Real Constants菜单。建立的切片模型如下： 选择单元。（1） 定义实常数定义材料属性定义几何参数定义关键点生成切片模型划分网格设定网格划分参数。 设定L1、L3、L6和L10网格参数 设定L2、L4、L8和L12网格参数 设定L7、L9、L11网格参数 设定L5网格参数划分网格。3、 施加载荷并求解：（1）定义约束 旋转节点坐标系定义1面约束定义AB线约束定义2面上的约束函数加载完毕后，定义2面上的约束，首先选择2面。此时需要清除前面所做的选择

4、并显示实体面，操作如下： GUI: Utility MenuSelect Everything Utility MenuPlot Areas选择2面上节点的过程与选择1面上节点的过程类似，操作如下： GUI: Utility MenuSelect Entities在对话框顶部的下拉列表框中选择Areas并在其下面的下拉列表框中选择By Num/Pick,然后单击OK按钮。按住鼠标左键不放直到选中2面。通过下面的操作验证所选中面是否为2面，操作如下： GUI: Main MenuPreprocessorLoadsDefine LoadsApplyStructuralDisplacementOn

5、Nodes在Pick对话框中单击Pick All按钮。被约束自由度(DOFs to be constrained)为UY，定义CD线上约束（2） 施加载荷并求解Main Menu Solution Solve Current LS4、查看分析结果：（1） 查看等效应力首先显示等效应力等值线图,从右视图上得知，最大等效应力为147MPa，出现在对称线的底部。（2） 查看环向应力（3） 查看中性轴（4） 查看径向应力（5） 查看变形后图形显示变形后图形的操作如下： GUI: Main MenuGeneral Postproc Plot ResultsDeformed ShapeDef+undefo

6、rmed此时在图形窗口中显示出变形前后图形，从图中可知，最大位移DMX=0.230e-4m。（6） 验证分析结果首先验证约束是否合理，是否满足约束。这部分已经在后处理部分得到验证。下面验证反作用力是否合理。首先列出反作用力，操作如下：GUI: Main MenuGeneral PostprocList ResultsReaction Solu在Item to be listed（被显示项目）列表中选择All struc forc F（所有结构反作用力），然后单击OK按钮。由于模型没有直接承受外力，所以平衡方程中合力应该为零。径向力（FX）大小为4.6N，接近零。通过更加精确地选择rc可以将径向力变得更小。周向合力FY和轴向合力FZ也非常小，但不为零，具体原因是FX不为零，因此结构平衡方程是一个近似值。word文档 可自由编辑