Abaqus悬臂梁分析报告

Abaqus悬臂梁

Abaqus 课程报告 ——悬臂梁

Abaqus悬臂梁

一、问题描述

分析悬臂梁

悬臂梁简图如下，它由钢材制成，400mm 长，具有40mm×60mm 的横截 面。钢的弹性模量为200GPa，泊松比为0.3。

除了以上数据外，载荷位置，方向和大小也已标示在上图中；再无其它可利用的数据。

要求：

分析完成后要求写出完整的分析报告，分析报告包括模型，分析，分析结果的述，对模型、分析和分析结果的讨论以及结论这样几个部分。讨论中的问题论述要求有文献证据和直接证据，可能在报告的最后部分要附上参考文献。讨论中要包括理论解，模型的误差，分析的误差，不同分析方案的比较（如果有不同的分析方案的话）。使用不同的单元，（如梁单元B21、B31、B22 和B32；实体单元C3D8、C3D8R、C3D20、C3D20R、C3D8I、C3D8H、C3D8RH 和C3D20RH）和不同的单元划分等等对问题进行分析和比较。：

二、模型建立与求解

1.part

针对该悬臂梁模型，拟定使用3D实体梁单元。挤压成型方式

Abaqus悬臂梁

2.材料属性

材料为钢材，弹性模量200Gpa，泊松比0.3。

3.截面属性

截面类型定义为solid，homogeneous。

4.组装

在本例中只有一个装配部件，组装时即可选择independent，也可选择dependent的方式。

5.建立分析步

在对模型施加荷载和边界条件之前或者定义模型的接触问题之前，必须定义分析步。然后可以指定在哪一步施加荷载，在哪一步施加边界条件，哪一步去定相互关联。

ABAQUS的各种载荷要分别加载在不同的分析步中，比如像竖向载荷、偏转角度、水平载荷要分别建立三个载荷步。常用的分析类型有通用分析（General）和线性摄动分析（Linear perturbation）两种。线性摄动分析是关于动态分析的分析步。本例只需用到通用分析（General）中的静态通用分析（Static，General）。

6.施加边界条件与载荷

Abaqus悬臂梁

对于悬臂梁，左端为固定约束，在Abaqus中约束类型为encastre，载荷类型为集中载荷，沿Y轴负向-2500N。图为施加边界条件与载荷后。

7.网格划分

进入mesh模块时，模型显示为绿色，可以使用结构性的网格生成技术生成网格。网格尺寸控制为0.01，选择单元库为standard 确定线性单元（Linear）、确定这两种单元的特性：缩步积分（reduced integration）。

单以下为划分网格之后

8.提交分析（iob）

当前面的所有设置完成以后就可以提交分析，只需要选择分析类别（完全分析，重启动分析）,这里选用完全分析。

Abaqus悬臂梁

Full analysis

Select this option to submit a complete model or input file for analysis.

Recover (Explicit)

Select this option to resubmit an Abaqus/Explicit analysis that has previously terminated prematurely. This option is not valid for Abaqus/Standard analyses.

Restart

Select this option to submit an analysis of a model that uses saved data from a previous analysis of the same model. The model attributes must specify the location of the saved data

9.结果后处理（Visualization）

进入结果树（results）查看结果 查看变形后的mises应力云图

这是变形前后的比较。

Abaqus悬臂梁

三、模型结果分析

从模型的结果看来，集中载荷作用点的Mises应力最大，说明此处有应力集中现象。列表输出应力集中点的应力，即最大应力。

Maximum 79.8221E+06 52.0436E+06 At Element 960 24 Int Pt 1 1

最大应力约为79.82Mpa。且由于集中力的作用位置，梁的受力为弯扭组合，应力沿梁的长度方向上分布不均匀。在集中力作用点的附近，应力分布较集中，也比较大，远离作用点的区域，应力分布比较均匀。

若不考虑应力集中区域的影响，从图中可以发现，梁根部的应力则为最大，Mises应力约为52.04Mpa。

四、不同模型的比较

若用二维梁单元，即type为B21的单元进行模拟，采用这种单元类型的特点是该单元是二维单元，我们将偏心集中力等效为一个向下的集中力和一个对X轴的扭矩。类似于我们在材料力学中的处理方法，当然这种方法并不能很好的模拟这个例子。但是我们可以通过这种方法比较应力集中的影响。

类似的建模与求解这里不再详细说明。

我们查看求解后的结果

Abaqus悬臂梁

从上面的应力云图可以看出，在不考虑应力集中的条件下，作用点的应力最小，越往梁的根部应力越大，在梁的根部应力最大，mises应力约为57.03Mpa。这比第一种情况下的应力大。但也相差不大。

综合上面所述，这两种模型在很大程度上都能模拟悬臂梁整体的受力情况，但从局部上看，由于应力集中的影响，造成了局部应力上的相差悬殊。

由此我们认为第一种模型更符合实际情况。第二种模型更适合整体上的理论分析。