《ABAQUS简支梁分析(梁单元和实体单元)》.docVIP

基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析 （梁单元和实体单元） 对于简支梁，基于 ABAQUS2016，首先用梁单元分析了梁受力作用下的应力，变形，剪力和力矩；对同一模型，并用实体单元进行了相应的分析。另外，还分析了梁结构受力和弯矩作用下的剪力及力矩分析。 对于CAE仿真分析具体细节操作并没有给出详细的操作，不过在后面上传了对应的cae，odb，inp文件。不过要注意的是本文采用的是ABAQUS2016进行计算，低版本可能打不开，可以自己提交inp文件自己计算即可。可以到小木虫有哪些信誉好的足球投注网站：“基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析”进行相应文件下载。 对于一简支梁，其结构简图如下所示，梁的一段受固支，一段受简支，在梁的两端受集中载荷，梁的大直径D=180mm，小直径d=150mm，a=200mm，b=300mm，l=1600mm，F=300000N。现通过梁单元和实体单元分析简支梁的受力情况，变形情况，以及分析其剪力和弯矩等。材料采用45#钢，弹性模量E=2.1e6MPa，泊松比v=0.28。 图1 简支梁结构简图 1.梁单元分析 ABAQUS2016中对应的文件为beam-shaft.cae ，beam-shaft.odb，beam-shaft.inp。 在建立梁part的时候，采用三维线性实体，按照图1所示尺寸建立，然后在台阶及支撑梁处进行分割，结果如图2所示。 图2 建立part并分割 接下来为梁结构分配材料，创建材料，定义弹性模量和泊松比，创建梁截面形状，如图3，非别定义两个圆，圆的直接分别为180和150mm。然后创建两个截面，截面选择梁截面，再选择图2中的所有梁，定义梁的方向矢量为（0，0，-1）（点击图3中的n2，n1，t那个图标即可创建梁的方向矢量），最后把创建好的梁赋给梁结构。 图3 创建梁截面形状 接下来装配实体，再创建分析步，在创建分析步的时候，点击主菜单栏的Output，编辑Edit Field Output Request，在SF前面打钩，这样就可以在结果后处理中输出截面剪力和力矩，如图4所示。在Load加载中，在固支处剪力边界条件，约束x，y，z，及绕x和y轴的转动，如图5所示，同理，在固支另一处约束y，z，及绕x和y轴的转动。在梁的两端添加集中力，集中力的大小为300000N。最后对实体部件进行分网，采用B32梁单元，网格尺寸为10。完成以上工作后，创建作业并提交分析。（由于操作比较简单，故没有详细列下所有操作步骤。） 图4 Step中SF输出编辑 图5 边界条件约束 图6为等效应力云图，可知最大应力为181.1MPa，最大位置出现在梁台阶处（梁直径变化处）。根据材料力学，最大弯矩应力产生在C截面，同时根据材料力学知道AB段处的最大应力，其应力为 (1) (2) 从图6和图7可以知道，梁的最大应力以及AB段的应力都与理论解一致。 图8为梁的等效应力图，可见最大位移出现在梁的两端，最大有1.639mm。沿着梁的轴线建立路径，然后绘制出梁的变形，图9和图10分别给出了截面剪力和力矩沿路径的变化情况。值得注意的是，图9中剪力图与材料力学的剪力图有区别，其并不是按照设正法画的剪力图，不过其数值的绝对值与材料力学上的一致。图10的弯矩图也材料力分析一致，图11为等效位移沿路径的变化情况。 图6 等效应力 图7 中间段等效应力图 图8 等效位移图 图9 剪力SF2沿路径情况 图10 弯矩SM1沿路径情况 图11 等效位移U沿路径情况 2.实体单元分析 ABAQUS2016中对应的文件为beam-solid.cae ，beam-solid.odb，beam-solid.inp。 按照图1建立相应的实体单元，然后在支撑处切割实体，再建立材料属性，装配，设置步，在创建分析步的时候，点击主菜单栏的Output，编辑Edit Field Output Request，在SF前面打钩，同梁设置操作一样。 图12 实体单元结构 图13给出了力载荷及边界条件加载情况，在梁左右两端加载力载荷，可以选择对应的面，然后加载界面切应力（F/S=300000/(3.1414*75^2=16.9765MPa，S为圆的面积），也可以在加载面的中心建立参考点，然后把加载面与参考点相耦合，然后直接在参考点加载300000N的力即可。在支撑处选择对应的面，然后加载对应的边界条件约束即可。最后完成相应的分网并提交分析。 图13 载荷及边界条件 图14 等效应力图 图15 等效位移图 图16 输出剪力弯矩操作 图17 输出剪力弯矩操作 图18 剪力数据数据输出 图14给出了等效应力图，其数值结果与梁给出的结果一致，与理论计算也一致，但是图15给出的等效位移图与