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1、悬臂梁受均布压力载荷的应力分析（分析过程，包括前处理、求解、后处理，可以参考书中第74-81页装载机动臂的静力学有限元分析。尤其是前处理和后处理的内容）1.静力有限元分析的问题描述与解析解有一个如图1所示的悬臂梁（截面为10mm*10mm的矩形，长度100mm），受均布压力载荷10N/m2。试求出该悬臂梁的最大应力和最大挠度。（它的解析解已经解完了，在图0的下面，挠度7.5e-6mm，应力0.003MPa，即3000Pa。）图1悬臂梁的问题描述2. 用CATIA中的工程分析模块（即CAE模块）求解该问题的思路1）. 启动CATIA，建立一个悬臂梁的3D模型，设置单位，加材料。（这一步已经做完了
2、。）2）. 进入工程分析模块，加固定约束，加均布载荷，求解，查看结果。3）. 分析两次计算，第一次线性单元的边长为6mm，计算精度很低。第二次抛物线单元的边长为3mm，CATAI得到的挠度、应力与解析解基本一致。3 在CATIA求解该问题的操作指导1）. 启动CATIA，打开xuanbiliang目录下的xuanbiliang.CATPart文件，在该文件中的几何模型中已经加好了材料（钢）。2）. 进入创成式零件有限元分析模块，如图1。之后点击“确定”，如图2。图1图23）. 在零件的有限元模块中选择工具条中的按钮，按照如图3所示的方式选择梁的一个端面，点击“确定”，即可完成悬臂约束的施加。（
3、该约束限制了空间中的6各自由度。）图34）. 选择工具条中的按钮，并选择悬臂梁的上表面，在pressure中输入10N_m2，如图4、图5。施加了载荷与约束的悬臂梁如图6。图4图5图65）. 在特征树的finite element model.1nodes and elements 下的上双击，如图7。弹出如图8的对话框，在size中输入6mm的单元边长，点击确定。 图7 图86）. 选择工具条中的按钮，在弹出的对话框中分别点击“确定”、YES，即可自动完成计算，如图9。 如图97）. 选择工具条中按钮查看受力后的变形形状。注意：此时选则工具条中按钮，才能看到变形后的网格，如图10。图108）
4、. 选择工具条中的按钮查看第四强度的等效应力，如图11。注意：此时选择工具条中的按钮（即用“物料”方式显示的模式），才能看到如图12所示的应力云图。设置的显示效果的方法是：单击“查看渲染方式定制视图”，如图12a，在弹出的菜单中仅选择“加阴影”和“物料”两个选项，如图12b、 图12a 图12b从应力云图很不光滑，而实际的应力云图应该是连续光滑的，这说明计算精度很差，需要加密网格，重新计算。图129）. 当显示应力时，可以用工具条中的按钮显示动画。10）. 选择工具条中的按钮查看位移（挠度）。缺省状态时挠度是向量箭头表示的，这样的显示不太清晰。在挠度图上双击鼠标左键，如图13a。弹出如图13b
5、的对话框，在对话框中选择AVERAGE-ISO，即可得到如图14的挠度显示。 图13a 图13b图1411）. 从图14的右侧可以看到挠度仅4.9e-6mmm，而理论上的挠度是7.5e-6mm。所以应该加密网格重新计算，得到高精度的分析结果。12）. 在特征树的finite element model.1nodes and elements 下的上双击，如图15。弹出如图16的对话框，在size中输入3mm的单元边长，并选择parabolic（抛物线型的单元类型），点击确定。 图15 图1613）. 选择工具条中的按钮，在弹出的对话框中分别点击“确定”、YES，即可自动完成计算，如图17。 如
6、图1714）. 选择工具条中按钮查看受力后的变形形状。注意：此时选则工具条中按钮，才能看到变形后的网格，如图18。（图18中同时对比了单元边长6mm与单元边长3mm时网格的数量） 图18a （6mm时的网格） 图18b （3mm时的网格）15）. 选择工具条中的按钮查看第四强度的等效应力，如图19。注意：此时选择工具条中的按钮（即用“物料”方式显示的模式），才能看到如图19所示的应力云图。从应力云图很光滑了，而实际的应力云图也是连续光滑的，这说明计算精度足够了。另外，从应力值显示为3.03e3pa0.00303MPa，与解析解0.003MPa，差0.00003MPa，误差为1%.图1916）.
7、 当显示应力时，可以用工具条中的按钮显示动画。17）. 选择工具条中按钮查看位移（挠度）。缺省状态时挠度是向量箭头表示的，这样的显示不太清晰。在挠度图上双击鼠标左键，如图20。弹出如图21的对话框，在对话框中选择AVERAGE-ISO，即可得到如图22的挠度显示。 图20 图21图2218）. 从图22的右侧可以看到挠度仅7.54e-6mmm，而理论上的挠度是7.5e-6mm，误差为0.53%。,精度足够了。19）. 选择工具条中的按钮，自动生成报告。参考图23，在“output directory”中输入报告的存放位置。在title of the report中输入标题。如果打算把查看过了图片都自动加到报告中，则把“add created image”选中。图23自动生成的报告会自动打开，在报告中有图24所示的支反力列表。图24注意：本悬臂梁的分析时，约束也可以用虚拟零件的方法施加（在左侧的约束端面上创建虚拟刚性虚拟零件，然后利用高级约束施加6个约束。请试做。END!4.模态有限元分析的问题描述模型仍然为上面的悬臂梁（材料为钢steel）。左端加全约束，右端的端面上加2kg的附加质量。 请对该系统进行模态分析，方法可以参考书中81页刀杆的模态分析。
