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文档介绍

文档介绍:有限元分析论文
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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,
有限元分析论文
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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
r
θ
A
A
M
M
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。
D
B
D,B
5°
14

2#面
1#面

C
A
C,A
1 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,同时定义模型的材料单元为Brick 8-node 45,弹性模量为200e9,。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:
2 网格划分
显示边线,关闭背景。通过Meshtool工具对建立好的模型进
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行网格划分。首先设定网格划分参数,分别设置不同线条的网格划分参数后,采用六面体单元划分模型网格。在MeshTool菜单的Shape栏选择Hex选项。在MeshTool下拉列表框中确保选中Volumes,保证实体通过体单元划分。单击Mesh按钮后,单击拾取对话框中Pick All按钮。划分网格后的图形如下:

对照实际受力情况,对1#面和2#面定义载荷和约束。首先定义1#面上关键点A的约束,其次定义1#面的面约束,接着定义1#面上AB线的约束。对于2#面,采取的定义约束的方法则有所不同。
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由于v方向边界条件为空间函数,因此需要通过定义函数来定义约束。首先编辑函数,然后加载函数,最后在2#面上定义函数边界。最后定义CD线上的约束。

进入求解器,检查输入无误后,进行以下操作求解。
GUI: Main Menu >Solution >Solve >Current LS
4 查看分析结果
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。
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查看环向应力
在ANSYS中,σθ表示柱坐标中的SY应力,所以要显示σθ,需要将当前坐标系转换到柱坐标。首先设置结果文件输出参数,以整体柱坐标系输出分析结果,
然后在左侧列表中选择Stress,在右侧列表中选择Y-direction SY,单击OK按钮,得到环向应力等值线图。
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查看中性轴
中性轴的位置就是σθ值为零的位置,通过查看梁的中性轴可以简单判断分析结果是否合理。为了单独显示中性轴,首先调整一下显示色彩,操作如下:
GUI: Utility Menu>PlotCtrls>Style>Contours>Uniform Contours
上述设置使应力为负和应力为正的区域以不同的色彩显示,即在0<σθ<200MPa区域显示红色,在-200MPa<σθ<0区域显示蓝色,这两种颜色的相交处为中性轴,如图2-4所示。
有限元分析结果显示中性轴是弯曲的,这与《材料力学》中关于中性轴的假定相矛盾,考虑到经典理论与工程实际的差别,结果可以接受。
查看径向应力
柱坐标系中径向应力就是SX应力。首先显示径向应力分析结果,操作如下:
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GUI: Main Menu>General Postproc>Plot results>Nodal Solu
在左侧列表中选择Stress,在右侧列表中选择X-direction SX,然后单击OK按钮。为了显示方便,将颜色设置恢复原样,操作如下:
GUI: Utility Menu>PlotCtrls>Style>Contours>Uniform Contours
在Number of contours文本框中输入9,在Contour I