梁结构应力分布ANSYS分析

JI A N G S U U N I V E R S I T Y 先进制造及模具设计制造实验

梁结构应力分布ANSY舒析

学院名称：机械工程学院

专业班级：研1402

学生姓名：XX

学生学号：S1403062

2015年5月

梁结构应力分布ANSYS分析

（XX S1403062,江苏大学）

摘要：本文比较典型地介绍了如何用有限元分析工具分析梁结构受到静力时的应力的分

布状态。我们遵循对梁结构进行有限元分析的方法，建立了一个完整的有限元分析过

程。首先是建立梁结构模型，然后进行网格划分，接着进行约束和加载，最后计算得出

结论，输出各种图像供设计时参考。通过本论文，我们对有限元法在现代工程结构设计

中的作用、使用方法有个初步的认识。

关键词：梁结构；应力状态；有限元分析；梁结构模型。

eam structure stress distribution of ANSYS

analysis

(Dingrui, S1403062, Jiangsu university)

Abstract: This article is typically in troduced how to use the fin ite eleme nt analysis tool to analyze the stress of beam structure under static state distribution. We follow the beam structure finite element analysis method, established the finite element analysis of a complete process. Is good beam structure model is established first, and then to carry on the grid, then for con stra int and load, calculated the final con clusi on, the output of images for design referenee. In this article, we have the role of the finite element method in modern engineering structural design, use method has a prelim inary un dersta nding.

Key words: beam structure; Stress state; The finite element analysis; Beam structure model.

1引言

在现代机械工程设计中，梁是运用得比较多的一种结构。梁结构简单，当是受到复杂外力、力矩作用时，可以手动计算应力情况。手动计算虽然方法简单，但计算量大，

不容易保证准确性。相比而言，有限元分析方法借助计算机，计算精度高，

且能保证准确性。另外，有限元法分析梁结构时，建模简单，施加应力和约束也相对容易，能分析梁结构应力状况的具体分布、最大变形量以及中性面位置，优势明显。以下介绍一种常见梁的受力状况，并采用有限元法进行静力分析，得出了与手动计算基本吻合的结论。以下为此次分析对象。

A-A截面

梁的截面形状为梯形截面，各个截面尺寸相同。两端受弯矩沿中性面发生弯曲, 如图2-1所示。试利用ANSYS软件对此梯形截面梁进行静力学分析，以获得沿梁

AA截面的应力分布情况

D,B

C,A

2有限元模型的建立

2.1建立模型

首先进入ANSYS中，采用自下而上的建模方式，创建梁结构有限元分析模型，同时定义模型的材料单元为Brick 8-node 45 ，弹性模量为200e9,泊松比为0.3 由于分析不需要定义实常数，因此可忽略提示，关闭Real Constants菜单。

建立的切片模型如下：

AN

C CT- ZU 2012 11s 口 nuT

2.2网格划分

显示边线，关闭背景。通过Meshtool 工具对建立好的模型进行网格划分。 首先 设定网格划分参数，分别设置不同线条的网格划分参数后，采用六面体单元划分模 型网格。在MeshTool 菜单的Shape 栏选择Hex 选项。在MeshTool 下拉列表框中确 保选中Volumes,保证实体通过体单元划分。单击 Mesh 按钮后，单击拾取对话框中 Pick All 按钮。划分网格后的图形1所示：

2.3施加约束

对照实际受力情况，对1#面和2#面定义载荷和约束。首先定义 1#面上关键点 A 的约束，其次定义1#面的面约束，接着定义1#面上AB 线的约束。对于2#面， 采取的定义约束的方法则有所不同。由于 v 方向边界条件为空间函数，因此需要通 过定义函数来rcirm ETE

UUW 图1划分网格

定义约束。首先编辑函数，然后加载函数，最后在2#面上定义函数边界。最后定义CD线上的约束。

2.4施加载荷并求解

进入求解器，检查输入无误后，进行以下操作求解。

GUI: Mai n Me nu >Solution >Solve >Curre nt LS

2.5查看分析结果

(1)查看等效应力

首先显示等效应力等值线图，如图2所示,从右视图上得知，最大等效应力为147MPa,出现在对称线的底部。

图2等效应力等值线图

(2)查看环向应力

在ANSYS中，(T表示柱坐标中的SY应力，所以要显示(T9,需要将当前坐标

系转换到柱坐标。首先设置结果文件输出参数，以整体柱坐标系输出分析结果，然后在左侧列表中选择Stress在右侧列表中选择丫-direction SY，单击OK按

钮，得到环向应力等值线图，如图3所示。