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第7例悬臂梁解析

工程力学

  ANSYS 机械工程应用精华60例 内蒙古工业大学机械系 李宗学 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 图7-1 (a)所示为一悬臂梁,图7-1 (b)为梁的横截面形状,分析 其在集中力F作用下自由端的变形。已知截面各尺寸H=50mm, h=43mm,B=35mm, b=32mm,梁的长度L=1m,集中力P=1000N。 钢的弹性模量E=2×1011N/m2,泊松比μ=0.3。 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 根据材料力学的知识,梁横截面对x轴的惯性矩为: 该梁自由端的挠度为: 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 BEAM188 BEAM188 — 3-D 线性有限应变梁 BEAM188 适用于分析细长的梁。 元素是基于Timoshenko 梁 理论的。 具有扭切变形效果。 BEAM188 是一个二节点的三维线个自由度,(自由度)数目的变化是由KEYOPT(1) 来控制的。当 KEYOPT(1) = 0时 (默认), 每节点有6个自由度。 分 别是沿x,y,z的位移及绕其的转动。 当 KEYOPT(1) = 1时,会添加第 七个自由度 (翘曲量) 。 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 BEAM188 此元素能很好的应用于线性(分析),大偏转,大应力的非线性 (分析)。 BEAM188包含应力刚度,在默认情况下,在某些分析中由 NLGEOM来打开。 在进行弯曲( flexural),侧向弯曲( lateral), 和扭转稳定性( torsional stability)分析时,应力刚度应该是被打开 的。 BEAM188 能够采用SECTYPE, SECDATA, SECOFFSET, SECWRITE,和 SECREAD来定义任何截面(形状)。弹性 (elasticity),蠕变( creep),和塑性( plasticity) 模型都是允许的 (不考虑次截面形状)。 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 7.2 分析步骤 7.2 .1过滤界面 拾取菜单Main Menu-Preferences,弹出如图7-2所示的对话框,选中 “Structural项,单击“OK按钮。 7.2 .2 选择单元类型 拾取菜单Main Menu- Preprocessor- Element Type-Add/Edit/Delete,弹 出如图7-3所 示的对话框,单击“Add...”按钮,弹出如图7-4所示的 对话框,在左侧列表中选“Structural Beam”,在右侧列表中选“2 node 188 ”,单击“OK”按钮,返回如图7-3所示的对话框,单击 “Close按钮。 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 7.2 .2 选择单元类型 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 7.2 .3 定义梁的横截面 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 7.2 .4 定义材料模型 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 7.2 .5 创建关键点 拾取菜单Main Menu---Preprocessor- Modeling-Create-KeypointsIn Active CS,弹出如图7-8所示的对话框,在“NPT”文本框中输入 1,在“X,Y,Z”文本框中分别输入0,0,0,单击“Apply” 按钮,依次 创建关键点2(1,0,0)和3(0.5,0.5,0)。 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 7.2 .6 显示关键点号 拾取菜单Utility Menu- P1otCtrls - Numbering,在所弹出的对话 框中,将Keypoint numbers(关键点号)打开,单击“OK”按钮。 7.2 .7 创建直线 拾取菜单弹出拾取窗口,Main Menu-Preprocessor-Modeling- Create-Lines-Lines Straight Line 拾取关键点1和2,单击 “ok”按钮。 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 7.2 .8 划分单元 拾取菜单Main Menu-Preprocessor-Meshing-MeshTool,弹出“MeshTool”对 话框,选择“Element Attributes”的下拉列表框为“Lines”,单击下拉列表框后 面的 “Set”按钮,弹出拾取窗口,选择线,单击“OK”按钮,弹出如图7-9所 示的对话框,选择“Pick Orientation Keypoint(s)”为Yes,单击“OK”按钮;弹 出拾取窗口,选择关键点3,单击“OK” 按钮,则横截面垂直于关键点1,2,3所 在的平面,z轴(见图7-1)指向关键点3。 单击“Size Controls”区域中“Lines”后面的“Set”按钮,弹出拾取窗口, 拾取直线,单击“OK”按钮,弹出如图7-10所示的对话框,在“NDIV”文本 框中输入50,单击“OK”按钮。 单击“MeshTool”对话框中“Mesh”区域的“Mesh”按钮,弹出拾取窗 口,拾取直线,然后单击“OK”按钮。 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 7.2 .8 划分单元 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 Pick Orientation Keypoint(s)选项打上勾以后就是可以指定点 来确定单元的截面方向。 方向关键点是用来确定加载方向和计算抗弯模量用的。定义了 梁的截面的时候,方向点可以控制截面的方向,例如beam188等梁单 元需要指定截面方向点,如果是圆截面,方向点只要不在梁单元的 那条线上就可以了,如果是其他截面的梁单元,方向点的不同可能 会有不同形式的截面形状产生。 定义方向关键点的方法是:在定义先的属性时的line attributes 对话框中,将pick Orientation Keypoint激活为YES,单击OK,出现 line attributes选择框。在图形窗口选择关键点。单击OK,完成。 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 7.2 .8 划分单元 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 7.2 .9 施加约束 拾取菜单Main Menu-Solution--Define Loads-Apply-Structural-force/moment- OnKeypoints,弹出拾取窗口,拾取关键点1,单击“OK”按钮,弹出如图7-11所 示的对话框.在列表中选“All DOF”。单击“OK”,按钮。 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 7.2 .10 施加载荷 拾取菜单Main Menu-Solution-Define Loads-Apply-StructuralForce/Moment-OnKeypoints,弹出拾取窗口,拾取关键点2,单击 “OK”按钮,弹出如图7-12所示的对话框,选择“Lab”为“FY”, 在“VALUE”文本框中输入-1000,单击“OK”按钮。 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 7.2 .11 求解 拾取菜单Main Menu-Solution-Solve-Current LS。单击“Solve Current Load Step”对话框中的,“OK”按钮。当出现 Solution is done !”提示时,求解结束,即可查看结果。 7.2 .12 查看结果显示变形 第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 7.2 .12 查看结果显示变形

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本站文章于2019-10-19 19:14,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。 转载请注明:第7例悬臂梁解析 工程力学