线性静力学分析实例——以悬臂梁为例

线性静力学问题是简单且常见的有限元分析类型，不涉及任何非线性（材料非线性、几何非线性、接触等），也不考虑惯性及时间相关的材料属性。在ABAQUS中，该类问题通常采用静态通用（Static，General）分析步或静态线性摄动（Static，Linear perturbation）分析步进行分析。

线性静力学问题很容易求解，往往用户更关系的是计算效率和求解效率，希望在获得较高精度的前提下尽量缩短计算时间，特别是大型模型。这主要取决于网格的划分，包括种子的设置、网格控制和单元类型的选取。在一般的分析中，应尽量选用精度和效率都较高的二次四边形/六面体单元，在主要的分析部位设置较密的种子；若主要分析部位的网格没有大的扭曲，使用非协调单元（如CPS4I、C3D8I）的性价比很高。对于复杂模型，可以采用分割模型的方法划分二次四边形/六面体单元；有时分割过程过于繁琐，用户可以采用精度较高的二次三角形/四面体单元进行网格划分。

悬臂梁的线性静力学分析

1.1 问题的描述

一悬臂梁左端受固定约束，右端自由，结构尺寸如图1-1所示，求梁受载后的Mises应力、位移分布。

材料性质：弹性模量E?2e3，泊松比??0.3 均布载荷：F=103N

图1-1 悬臂梁受均布载荷图

1.2 启动ABAQUS

启动ABAQUS有两种方法，用户可以任选一种。

（1）在Windows操作系统中单击“开始”--“程序”--ABAQUS 6.10 --

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ABAQUS/CAE。

（2）在操作系统的DOS窗口中输入命令：abaqus cae。

启动ABAQUS/CAE后，在出现的Start Section（开始任务）对话框中选择Create Model Database。 1.3 创建部件

在ABAQUS/CAE顶部的环境栏中，可以看到模块列表：Module：Part，这表示当前处在Part（部件）模块，在这个模块中可以定义模型各部分的几何形体。可以参照下面步骤创建悬臂梁的几何模型。

（1）创建部件。对于如图1-1所示的悬臂梁模型，可以先画出梁结构的二维截面（矩形），再通过 拉伸得到。

单击左侧工具区中的（Create Part）

按钮，或者在主菜单里面选择

Part--Create，弹出如图1-2所示的Create Part对话框。

图1-2 Create Part对话框

在Name（部件名称）后面输入Beam，Modeling Space（模型所在空间）设

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为3D，Shape选择Solid（实体），Type采用默认的Extrusion，在Approximate size里面输入300。单击Continue...按钮。

注意：如果无法输入字符，原因可能是当前正处于中文输入法的状态，应切换到英文输入法。

（2）绘制矩形。ABAQUS/CAE自动进入绘图环境，左侧的工具区显示出绘图工具按钮，视图区内显示栅格，视图区正中两条相互垂直的点划线即当前二维区域的X轴和Y轴。二者相交于坐标原点。

选择绘图工具箱中的

工具，窗口提示区显示Pick a starting corner for the

rectangle--or enter X,Y（选择矩形的一个角点，或输入X,Y的坐标），如图1-3所示。

图1-3 输入点坐标

输入矩形的第一个点得坐标为（-100,10），移动光标选择与该店相对的点得坐标为（100，-10），单击鼠标左键，矩形就画出来了。

如果在绘制过程中操作有误，可以单击绘图工具箱的撤销工具一步操作，也可以使用删除工具所示。

a 单击绘图工具箱中的删除工具

。

来撤销上

来删除错误的几何图形，具体操作步骤入校

b 在所绘图形中选择要删除的线或者图形，ABAQUS/CAE以红色高亮显示被选中的对象。

提示：如果想删除多个对象，可以在单击此对象的同时按住Shift键，或者按住鼠标左键不放，在视图区中画出一个矩形框，选中矩形框中的对象。如果想取消对某对象的选择，可以在单击此对象的同时按住Ctrl键。

c 在视图区单击鼠标中键，或者单击提示区中的Done按钮，结束对删除工具

的使用。

d 根据需要，重复a、b、c步骤。

注意：在确认结束某一步操作的时候，一般总是在视图区中单击鼠标中键，

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