悬臂梁—有限元ABAQUS线性静力学分析实例

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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