《梁结构应力分布ANSYS分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《梁结构应力分布ANSYS分析（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、JI A N G S U U N I V E R S I T Y 先进制造及模具设计制造实验 梁结构应力分布 ANSYS 分析学院名称： 机械工程学院专业班级： 研1402学生姓名：XX学 生 学 号：S14030622015 年 5 月梁结构应力分布 ANSYS 分析(XX, S1403062，江苏大学) 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。通过本论文，我们对有限元法
2、在现 代工程结构设计中的作用、使用方法有个初步的认识。 关键词：梁结构；应力状态；有限元分析；梁结构模型。Beam structure stress distribution of ANSYS analysis(Dingrui, S1403062, Jiangsu university)Abstract: This article is typically introduced how to use the finite element analysis tool to analyze the stress of beam structure under static state distri
3、bution. We follow the beam structure finite element analysis method, established the finite element analysis of a complete process. Is good beam structure model is established first, and then to carry on the grid, then for constraint and load, calculated the final conclusion, the output of images fo
4、r design reference. In this article, we have the role of the finite element method in modern engineering structural design, use method has a preliminary understanding.Key words: beam structure; Stress state; The finite element analysis; Beam structure model.1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
5、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。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,B2有限元模型的建立建立模型首先进入ANSYS中，采用自下而上的建模方式，创建梁结构有限元
6、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，泊松比为。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：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
7、1 所示：图 1 划分网格施加约束对照实际受力情况，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。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。施加载荷并求解进入求解器，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，如图 2 所示,从右视图
8、上得知，最大等效应力为147MPa，出现在对称线的底部。图 2 等效应力等值线图（2）查看环向应力在ANSYS中，表示柱坐标中的SY应力，所以要显示。0,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，如图 3 所示。图 3 环向应力等值线图（3）查看中性轴中性轴的位置就是oe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 MenuPlotCtrlsS
9、tyleContoursUniform 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 0oe v200MPa区域显示红色，在-200MPavoGGeneral PostprocPlot resultsNodal 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 MenuPlotCtrlsStyleContoursUniform Contours在Number of con tours文本框中输入9,在Con tour In tervals选项
10、组中选择Auto calculated,单击OK按钮，即可得到径向应力等值线图，如图6所示，从中可发现整 个截面上的径向应力均为拉应力。图 6 径向应力等值线图6）查看变形后图形显示变形后图形的操作如下：GUI:Main MenuGeneral Postproc Plot ResultsDeformedShapeDef+undeformed此时在图形窗口中显示出变形前后图形，如图 7 所示，从图中可知，最大位移DMX=。图 7 变形前后图形验证分析结果 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
11、 MenuGeneral PostprocList ResultsReaction Solu在Item to be listed （被显示项目）列表中选择All struc fore F （所有结构反作用 力），然后单击0K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，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。3 结论（1） 建模：熟悉了基本的建模操作，掌握了布尔减操作；掌握了如何通过Space Ratio控制 网格细化参数；掌握了工作坐
12、标系的转换方法，能够根据需要转动或者平移工作平 面，了解节点坐标系的含义及其与整体坐标系的关系。（2） 施加载荷和求解：掌握了通过函数定义模型边界条件的方法，能够根据不规则边界定义相应的函 数。(3) 查看分析结果：掌握了显示变形图形和应力等值线图的操作，了解不同坐标系下同一个参量的 不同表达方式，如在柱坐标中FY对应的是环向应力。0,而在笛卡儿坐标系中则是 Gy能够通过动画显示参数的变化过程；掌握静力分析问题基本的验证技巧，知道 如何通过已知的数据及常识进行简单的判断。(4) 结论梁结构受静力时的应力有限元分析，不仅基本符合人工计算得到的数据，而且 在精度方面有一定优势。计算速度快，数据全面，可以有效的缩短设计周期。不失 为一种现代的设计分析方法。4参考文献:1 王新荣，陈永波.有限元法基础及ANSYS应用.科学出版社.2 康红梅.ANSYS实验2：梁结构静力有限元分析.黄世伟.基于ANSYS的垂直垃圾压缩机有限元分析.吕建国，胡仁喜.ANSYS有限元分析入门与提高.化学工业出版社5 曾攀.有限元分析基础教程 .清华大学出版社6 曾攀.有限元分析及应用 .清华大学出版社
