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悬臂梁自由端受力的有限元计算 计算目的 掌握ANSYS软件的基本几何形体构造、网格划分、边界条件施加等方法。 熟悉有限元建模、求解及结果分析步骤和方法。 利用ANSYS软件对梁结构进行有限元计算。 梁的变形、弯曲正应力等情况的分析。 计算设备 PC，ANSYS软件(10.0版本) 计算内容 悬臂梁受力模型 如上图所示，一段长100[mm]的梁，一端固定，另一段受到平行于梁截面的集中力F的作用，F=100[N]。梁的截面为正方形，边长为10[mm]。梁所用的材料：弹性模量E=2.0105[MPa]，泊松比0.3。 计算步骤（以梁单元为例） 分析问题。 分析该物理模型可知，截面边长/梁长度=0.1是一个较小的值，我们可以用梁单元来分析这样的模型。 建立有限元模型。 创建工作文件夹并添加标题； 启动ANSYS后，使用菜单“File”——“Change Directory…”将工作目录指向E:\ansysjob文件夹；使用菜单“File”——“Change Jobname…”将文件名改为你的学号，这样分析过程中生成的文件均以你的学号为前缀。使用菜单“File”——“Change Title…”将ansys计算标题改为你的学号。 偏好设定为结构分析，操作如下： ANSYS Main Menu Preferences Structural 选择单元； 进入单元类型库，操作如下： ANSYS Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add… 对话框左侧选择Beam选项，在右侧列表中选择2D elastic 3选项，然后单击OK按钮。 定义实常数； 根据单元类型定义实常数，操作如下： ANSYS Main Menu Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete Add… 本例中主要定义梁的截面性质，在AREA对应的文本框中输入梁的截面积100。在IZZ对应的文本框中数据截面惯性矩10000/12。（注：截面惯性矩公式为Iz=BH3/12其中B为矩形截面的宽，H为高。）在HEIGHT对应的文本框中输入截面的高度10。 定义材料属性； 定义材料属性（弹性模量和泊松比）的操作如下： ANSYS Main Menu Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic 在弹出的对话框中输入材料参数：杨氏模量(EX): 2.0e5 泊松比(PRXY): 0.3 创建实体模型； 合理规划模型的坐标可以减少一定的工作量，在本例中，将坐标原点取在梁的固定端，将梁的方向置放为x方向。 创建点： ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 在NPT对应的文本框中输入点的编号为1，在X,Y,Z对应的文本框中分别输入点的坐标0,0,0。然后单击OK按钮。 同样方式, ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS在NPT对应的文本框中输入编号为2的另一点，坐标为100,0,0。 连接线： 将上面的两个点连接成线，操作如下： ANSYS Main Menu Preprocessor Modeling Create Lines Straight Line 用鼠标左键依次单击拾取上面的两个点，即形成两者之间的连线，然后单击OK按钮。 划分网格； 首先进入Mesh Tools对话框，操作如下： ANSYS Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Tool 在出现的对话框中选择line标签旁边的Set按钮，用鼠标左键单击拾取图形窗口的直线，单击OK按钮，在出现的对话框中NDIV对应的文本框中填入20，即设置在线上将网格划分为20份。 在Mesh标签对应的下拉菜单中选择Lines，点击Mesh按钮，用鼠标左键单击拾取直线，点击OK。 在标题菜单上对应路径“PlotCtrls”——“Style”——“Size and Shape”，在出现的对话框中将On前面的选框勾选。这样可以展示梁的三维形体。 施加载荷并求解。 定义约束； 梁在左侧的端点具有约束，利用以下操作定义约束： ANSYS Main Menu Preprocessor Loads Define Loads Apply Structural Displacement On Ke