Abaqus悬臂梁分析实施报告

Abaqus 课程报告
___ 悬臂梁
悬冃梁
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 x 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。

：
、模型建立与求解
l. 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
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
hame : Beam
Modeling
□ 3D 2D Planar Axisymnnetrrc Type Opticus 0 Deformable i Discrete rigid
I
None available ■'") Anatytkal rigid Eulerian
[cancei --- !
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，沿丫轴负向-2500N。

图为施加边界条件与载荷后。

L
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sta ndard 确定线性单元(Lin ear )、
确定这两种单元的特性：缩步积分(reduced in tegration )。

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。

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
S. lises
[A-rg ： J ^J ■胃州花丰射
32fietD?
¥i W>fl? 芮
35tc+17
W 7D(c+W
+4.M3C+57
K SflTc+lW
応耳花W?
忙Z 诃
tl417e+a?
t ： HhtOS fl MFc+Bfi Stec t>誌umlcail IhkEent 1. Ser Tin <! s tOOU
円im/rp var £ ^ise>
□Ffc -rm^l li'ir u D?fcmaBdn Szale tamr +4.L59B-fDl
这是变形前后的比较
Si.师!EE (射g ； 75%1 ! +7. 5B2E-H1I7 +6.tB9B+O7 4-&.DL3B-HJ7 很
330407 ” 7Ki+O7 4-+.D41e4O7 t3.3B7a-w ：7 吃 73CsiCl7 比.g 心
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1 DOO
Prrnarv 归『：S )Mises Defarried Var: U O=!fflFTiatifin 宜•乂色 Faetflf! 44.]&g^4ni 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
OD& b 斡吋创峠』db 2旳岳031翡罚6 9-3蔺詣jj 徒Q ［鱼务,
凹GNr+Oi ： Ou 2DL2 DOB ： Ddb AtiiqwSj^t&ndid 6.9-3 we<l Jun 20 09：3&：Q*GKfUOB;OD 2012
Maximum
52.0436E+06
At Element
Int Pt
79.8221E+06
960 1
24 1
中现象。

列表输出应力集中点的应力，即最大应力
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
汕IKF
Ekrttomi (fracfion>-i^ 阳75%]
+5.?(3?+-J7
+37
H.?KeHJ7 t，聞 e+W +3.818fi-,-37
+2.0518+^7
+阳:？E T7+1陂7 +倔询 +M血⑷ +5川加+弟*" dl3c *■：：
0EE：h21Ki ^e.：db 血4铀•drib.W 恥j】r 2D 15銘EGH碾伽 2012
Y
L
Stw； b21㈣
[hcnmert ; StaTlrie- IIW
Prinan 曲r: S, Wises Drjnredl3r:. Cefflmahzi Szale factir: +5,3d+OL
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。