第二个问题的实作范例1——悬臂梁应力分析——操作指导
UG有限元
有限元大作业——悬臂梁应力分析
一、分析对象
悬臂梁：长1m ，宽0.1m ，高0.2m ，材料为Q235，密度为7860kg/m 3 约束与负载：一端固定约束，一端向下加1000N 负载
二、材料力学解析解 其惯性矩为4533
10667.6122.01.012m bh I z -⨯=⨯== 质量为m=0.1×0.2×1×7860=157.2kg
受到弯矩为M=1000×1+157.2×9.8×0.5=1770.28N ·m 最大主应力为：MPa I My z 65.210667.61.028.17705max =⨯⨯==-σ
三、UG 建模仿真力学分析
1、建立三维模型0.1m ×0.2m ×1m
2、确定求解器与分析类型分别为NX NASTRAN 与结构
3、确定约束，一端为固定约束
4、施加载荷，一端施加1000N向下力，以及重力
5、确定材料为steel
6、设定网格参数为3d扫略网格，大小为10mm，并划分网格
7、求解
8、后处理
四、比较结果
有限元分析的最大应力为2.707MPa与计算得到的2.65MPa基本一致，从而验证了有限元分析的可行性。
悬臂梁分析报告
悬臂梁受力分析报告高一博2016.11.13西安理工大学机械与精密仪器工程学院摘要利用ANSYS对悬臂梁进行有限元静力学分析,得到悬臂梁的最大应力和挠度位移。
从而校验结构强度和尺寸定义，从而对结构进行最优化设计修正。
关键词：悬臂梁，变形分析，应力分析目录一.问题描述： (4)二.分析的目的和内容： (4)三.分析方案和有限元建模方法： (4)四.几何模型 (4)五．有限元模型 (4)六．计算结果： (5)七.结果合理性的讨论、分析 (8)八．结论 (8)参考文献 (8)一.问题描述：现有一悬臂梁，长500MM，一端固定，另外一端施加一个竖直向下的集中力200N。
其截面20MMX20MM的矩形，现在要分析该梁的在集中力作用下产生的位移，应力和局部应力。
二.分析的目的和内容：1.观察悬臂梁的变形情况；2.观察分析悬臂梁的应力变化；3.找出其最大变形和最大应力点，分析形成原因；三.分析方案和有限元建模方法：1.使用ANSYS-modeling-create-volumes-block建模，2.对梁进行材料定义，网格划分。
3.一端固定，另外一端施加一个向下的200N的力。
4.后处理中查看梁的应力和变形情况。
四.几何模型500X20X20的梁在在ANSYS中进行绘制.由于结构简单规则，无需简化。
五．有限元模型单元类型：solid brick8node45材料参数：弹性模量2e+11pa,泊松比0.3边界条件：一端固定，一端施加载荷载荷：F=200N划分网格后的悬臂梁模型六．计算结果：变形位移图等效应力图局部应力图七.结果合理性的讨论、分析1.位移分析：在变形位移图上，在约束端位移最小为零，受压端位移最大。
与实际结果一致。
2.应力分析：在应力图上，应力最大处在约束端，而最小的位于受压端，与变形图相对应。
通过材料力学计算可知约束端的所受弯矩最大。
两个结果印证无误。
3.局部应力分析：在局部应力图上，可以看出在固定端上表面存有较大的应力，且为拉应力，受压端直角尖处有最大应力，从形成原因上分析属于尖角处应力集中。
CAE悬臂梁静力分析实验报告
CAE悬臂梁静力分析实验报告一、实验目的：通过CAE软件进行悬臂梁的静力分析，了解悬臂梁在不同载荷下的应力和变形情况，并根据实验结果进行分析和总结，掌握CAE软件在力学分析中的应用。
二、实验原理：悬臂梁是一种常见的结构，属于弯曲载荷结构，通过对悬臂梁的应力和变形进行分析，可以了解结构的安全性和可靠性。
三、实验步骤：1.构建模型：使用CAE软件创建一个悬臂梁的模型，包括梁的几何形状、材料属性等信息。
2.施加载荷：选择不同的载荷情况，如点载荷、均布载荷等，在模型上施加相应的载荷。
3.处理边界条件：设置悬臂梁边界条件，如固定端、自由端等。
4.分析模型：运行CAE软件进行力学分析，获取悬臂梁在不同载荷下的应力和变形情况。
5.结果分析：对实验结果进行分析，比较不同载荷下的应力分布和变形情况。
6.总结：根据实验结果总结悬臂梁的性能和结构安全性，给出进一步改进的建议。
四、实验结果与分析：根据实验结果，可以观察到不同载荷下悬臂梁的应力分布和变形情况。
通过对比不同载荷下的应力分布情况，可以判断梁在不同载荷下的安全性。
同时，通过比较不同载荷下的变形情况，可以对悬臂梁的刚度和变形情况进行评估。
五、实验结论：1.根据实验结果可以得出在不同载荷下悬臂梁的应力分布和变形情况。
2.通过对比不同载荷下的应力分布情况，可以判断悬臂梁在不同载荷下的安全性。
3.同时，通过比较不同载荷下的变形情况，可以对悬臂梁的刚度和变形情况进行评估。
4.根据实验结果和分析，可以得出针对不同载荷的悬臂梁，需要采取不同的加固措施，以保证结构的安全性和可靠性。
六、实验改进建议：1.在实验过程中，可以尝试不同载荷组合的组合，以获取更全面的实验结果。
2.为了提高实验的准确性，可以进行多次重复实验，以得到更可靠的数据。
3.在实验分析的过程中，可以增加一些具体的数学模型和计算公式，以方便对实验结果进行更深入的分析。
以上是本次CAE悬臂梁静力分析实验的报告，通过实验我们对悬臂梁在不同载荷下的应力和变形情况有了更深入的了解，并提出了相应的结论和改进建议。
悬臂梁变形及应力分析
基于ANSYS 10.0对悬臂梁的强度及变形分析姓名：***班级：机制0803班学号：************对悬臂梁的受力及变形分析摘要：本研究分析在ANSYS10.0平台上，采用有限元法对悬臂梁进行强度与变形分析、验证此悬臂梁设计的合理性。
一、问题描述长度L=254 mm的方形截面的铝合金锥形杆，上端固定，下端作用有均布拉力P=68.9 Mpa，上截面的尺寸50.8×50.8 mm，下截面尺寸25.4×25.4 mm（见右图），弹性模量E=7.071×104 Mpa，泊松比μ=0.3，试用确定下端最大轴向位移δ和最大轴向应力。
试将分析结果与理论解进行比较，说明有限元分析的误差。
（理论解：最大轴向位移δ=0.1238 mm）。
二、建立有限元模型：定义模型单元类型为：solid（实体）95号单元，材料常数为：弹性模量E=7.071×104 Mpa，泊松比μ=0.3。
三、有限元模型图：建立有限元模型时，观察模型的形状可知，我们可以先建立模型的上下底面，再根据有上下底面形成的八个关键点（keypoints）生成线，接着生成面，生成体。
最后生成该悬臂梁的模型图，示图如下：整个模型建立好之后即可对其划分网格，划分网格时，若选择自由划分则生成的网格比较混乱，不能比较准确的模拟该梁真实的受力变形情况。
故我们选择智能划分模式，并且分别对模型的各个棱边（lines）进行均匀分割，这样可以划分出比较理想的网格，更利于我们的研究和分析。
网格划分之后的模型图为：四、加载并求解：根据该悬臂梁的受力特点，我们在其下底面（比较大的底面）上进行六个自由度的位移约束，而在其上地面上施加大小为P=68.9 Mpa均布拉力，将载荷加载好之后便可进行运算求解，求解完成之后，我们得到其位移变形图如下：Z向位移云图为：Z向应力云图为：五、结果分析及结论：由以上两张云图和一张变形图中我们可以读出，悬臂梁的最大轴向（Z向）位移和轴向（Z向）最大应力分别为：最大轴向位移为：δ=0.123746 mm 最大轴向应力为：σ=68.224 Mpa 但是，我们知道，如果所划分的网格有差异时，计算结果将会产生一定的误差，由于设计要求的最大轴向位移不能超过0.1238mm，而我们的建模计算结果已经小于此设计要求值。
悬臂梁模态分析实验报告
悬臂梁模态分析实验报告一、实验目的通过对悬臂梁进行模态分析实验，了解悬臂梁在不同振动模态下的固有频率和振型，并验证计算模态分析结果的准确性。
二、实验原理悬臂梁是一种常见的结构形式，其在振动过程中会出现不同的振动模态，每个振动模态对应一个固有频率和振型。
模态分析是通过实验或计算的方法，确定一个结构在振动中的固有频率和振型的过程。
在本实验中，我们选择一根长度为L的悬臂梁，将其固定在一个支撑架上。
在悬臂梁上施加一个外力，使梁发生振动。
利用振动传感器测量悬臂梁不同位置处的振动加速度，并通过信号处理来得到悬臂梁的模态信息。
三、实验器材和仪器1.悬臂梁：长度为L、直径为d的悬臂梁2.支撑架：用来支撑悬臂梁的架子3.外力施加装置：用来在悬臂梁上施加外力的装置4.振动传感器：用来测量悬臂梁不同位置的振动加速度5.信号处理器：用来对振动信号进行处理和分析的设备四、实验步骤1.将悬臂梁固定在支撑架上，并调整支撑架的角度和高度，使悬臂梁处于水平状态。
2.在悬臂梁上选择一个合适的位置，安装振动传感器，并将传感器连接到信号处理器上。
3.利用外力施加装置，在悬臂梁上施加一个单一方向的外力。
4.启动信号处理器，并进行振动信号的采集和处理。
5.分析处理后的振动信号数据，得到悬臂梁的固有频率和振型。
五、实验结果及讨论根据实验数据，我们得到了悬臂梁的固有频率和振型，并与理论计算值进行比较。
整个实验过程中，我们进行了多次实验，分别在不同的外力大小下进行了振动测试。
通过对比实验数据和计算结果，验证了模态分析方法的准确性。
六、实验结论通过模态分析实验，我们成功地确定了悬臂梁在不同振动模态下的固有频率和振型，并验证了计算模态分析结果的准确性。
这对于进一步研究和应用悬臂梁的振动特性具有重要的意义。
七、实验心得通过本次实验，我深刻了解了悬臂梁的振动特性和模态分析的原理和方法。
实验过程中，我学会了如何正确选择和安装振动传感器，以及如何对振动信号进行分析处理。
第二个问题的实作范例1——悬臂梁应力分析——操作指导
第二个问题的实作范例1——悬臂梁受均布压力载荷的弯曲问题1.问题描述与解析解有一个如图0所示的悬臂梁（截面为10mm*10mm的矩形，长度100mm），受均布压力载荷10N/m2。
试求出该悬臂梁的最大应力和最大挠度。
（它的解析解已经解完了，在图0的下面，挠度7.5e-6mm，应力0.003MPa，即3000Pa。
）图0 悬臂梁的问题描述2. 用CATIA中的工程分析模块（即CAE模块）求解该问题的思路1）. 启动CATIA，建立一个悬臂梁的3D模型，设置单位，加材料。
（这一步已经做完了。
）2）. 然后，进入工程分析模块，加固定约束，加均布载荷，求解，查看结果。
3）. 分析两次计算，第一次线性单元的边长为6mm，计算精度很低。
第二次抛物线单元的边长为3mm，CATAI得到的挠度、应力与解析解基本一致。
3 在CATIA求解该问题的操作指导1）. 启动CATIA，打开xuanbiliang目录下的xuanbiliang.CATPart文件，在该文件中的几何模型中已经加好了材料（钢）。
2）. 进入创成式零件有限元分析模块，如图1。
之后点击“确定”，如图2。
图1图23）. 在零件的有限元模块中选择工具条中的按钮，按照如图3所示的方式选择梁的一个端面，点击“确定”，即可完成悬臂约束的施加。
（该约束限制了空间中的6各自由度。
）图34）. 选择工具条中的按钮，并选择悬臂梁的上表面，在pressure中输入10N_m2，如图4、图5。
施加了载荷与约束的悬臂梁如图6。
图4图5图65）. 在特征树的finite element model.1——nodes and elements 下的上双击，如图7。
弹出如图8的对话框，在size中输入6mm的单元边长，点击确定。
图7 图86）. 选择工具条中的按钮，在弹出的对话框中分别点击“确定”、YES，即可自动完成计算，如图9。
如图9 7）. 选择工具条中按钮查看受力后的变形形状。
悬臂梁
带孔的悬臂梁有限元分析下图所示为带方孔（边长为80mm）的悬臂梁，其上受部分均布载荷（p=10Kn/m）作用，试采用一种平面单元，对图示两种结构进行有限元分析，并就方孔的布置进行分析比较，如将方孔设计为圆孔，结果有何变化？（板厚为1mm，材料为钢）问题分析：1.该问题属于平面应力问题。
分析类型为静力分析。
2.初步判断孔的上边受拉力，下边受压力。
3.其最大位移发生在受力部位。
4.经查询资料，该悬臂梁材料为钢。
其45号钢。
E=210GPa.泊松比V=0.37一进入ANSYS例如在D盘建立一名为lianxi的文件夹，工作文件名为xuanbiliang。
然后运行开始——>程序——>ANSYS11.0.0——> Ansys Product Launcher→file Management →select Working Directory: D:\lianxi，input job name: xuanbiliang→Run 二建立几何模型1.首先设置优先权1))Main Menu：Preferences2)在弹出的对话框中将“Structural”选项选中。
按下OK按钮完成操作并关闭对话框2.建立模型。
1. Main Menu：Preprocessor→Modeling→Create→keypionts→in active cs.2. 创建关键点在打开的对话框里面分别输入要建立模型的关键点，在上面的输入框里面输入关键点的编号，下面的三个输入框内输入其坐标。
为1（0，0，0）2（0，500，0）3（900，250，0）4（450，500，0）5（900，500，0）如下3.创建悬臂梁面积。
Main Menu：Preprocessor→Modeling→Create→Areas→arbitary→Though kps.分别选中图上的1-5点，点击OKSA VE-DB4. 创建方孔的坐标点先创建方孔的坐标。
悬臂梁实验报告范文
悬臂梁实验报告范文实验报告：悬臂梁实验1.引言悬臂梁是一种常见的结构，广泛应用于建筑、航空、机械等领域。
在工程设计、结构分析和实验研究中，了解悬臂梁的力学特性对于保证结构稳定性和可靠性有着重要意义。
本实验旨在通过对悬臂梁的实验研究，深入理解悬臂梁的受力分析、挠度计算以及变形规律，并将实验结果与理论计算进行对比，验证理论计算结果的准确性。
2.实验原理2.1悬臂梁的力学模型悬臂梁通常由一根直杆(悬臂)和迎接作用力的端杆组成。
在实验中，本实验选取了一根长度为L的悬臂梁，在其一端沿垂直方向施加一作用力，并在悬臂的自由端进行力学参数测量。
2.2悬臂梁的挠度计算悬臂梁在受力作用下会发生弯曲，产生挠度。
根据悬臂梁的挠度计算公式，可以得到悬臂梁的最大挠度和挠度分布情况。
3.实验步骤3.1实验器材准备（1）悬臂梁：本实验使用了一根长度为L的悬臂梁，悬臂梁的材料和截面尺寸在实验前确定。
（2）测力计：选择合适的测力计，将其连接到悬臂梁的一端，用于测量作用力的大小。
（3）位移传感器：选择合适的位移传感器，将其放置在悬臂梁的自由端，用于测量悬臂梁的挠度。
3.2实验操作（1）固定悬臂梁：将悬臂梁固定在实验台上，保持其水平和稳定。
（2）施加作用力：在悬臂梁的一端施加作用力，记录作用力的大小。
（3）测量挠度：使用位移传感器测量悬臂梁在不同位置的挠度，记录测量结果。
（4）重复实验：重复以上实验操作，至少进行3次实验，在不同作用力下测量悬臂梁的挠度。
4.实验结果4.1悬臂梁的挠度分布情况根据实验测量的数据，可以绘制悬臂梁的挠度分布曲线，分析挠度随悬臂长度的变化规律。
4.2实验结果与理论计算结果的对比将实验测得的挠度数据与理论计算的挠度进行对比，计算其误差并分析可能的原因。
5.结论通过对悬臂梁的实验研究，得到了悬臂梁的挠度分布情况，并将实验结果与理论计算进行了对比。
根据实验结果和对比分析，可以得出以下结论：（1）悬臂梁在受力作用下会发生弯曲，产生挠度，挠度随悬臂长度呈指数衰减。
悬臂梁应力分析
毕业设计（论文）学生姓名：学号：学院：专业：题目：悬臂梁应力分析有限元程序设计指导教师：评阅教师：年月毕业设计（论文）中文摘要毕业设计（论文）外文摘要本科毕业设计（论文）第Ⅰ页共Ⅰ页目录1 引言 (1)2 有限元理论 (2)有限元法产生的动因分析 (2)有限元的进展历程 (3)有限元分析的研究特点 (4)有限元法的分析进程 (4)有限元的进展趋势 (6)3 悬臂梁应力分析有限元程序开发 (9)Matlab语言指南 (9)Matlab语言简介 (9)Matlab的优势 (10)悬臂梁应力分析程序设计 (11)平面问题的4节点矩形单元描述 (11)平面问题4节点矩形单元的MATLAB程序 (16)悬臂梁应用举例 (20)终止语 (33)致谢 (34)参考文献 (35)1 引言悬臂梁在工程力学受力分析中，是一种比较典型的简化模型。
在实际工程分析中，大部份实际工程受力部件都能够简化为悬臂梁。
依照有限元法的大体原理和解决问题的大体思路，对悬臂梁所受的应力进行有限元分析有着重要的作用。
尽管目前已有很多从国外引进的大型通用程序，但由于这些程序通用性很强，语句多，要求计算内存大，在计算具体问题时往往占用机时多，计算本钱高，在PC微机普遍普及的今天，编制一些便于推行应用的专用程序不管关于工业设计仍是教学实践都是具有必然意义的。
目前，悬臂梁结构在实际工程中被取得普遍的应用，是一种较为经常使用的结构，尤其在机械设计、建筑设计中更是常见。
悬臂梁结构在实际的利用进程中，常常要经受各类集中载荷、散布载荷、弯矩和扭矩的作用，在梁的任意一处都有可能产生较大的应力和变形，从而使得悬臂梁结构破坏或失效。
悬臂梁的强度及刚度是不是知足要求将关系到整个设备的平安利用[1]。
因此，在对悬臂梁结构设计的进程中，如何对悬臂梁的应力进行分析，具有工程有效价值和现实意义。
有限元分析是用来决定复杂机械结构中的应力和变形的一种超级有效的方式，当前用运算机进行的应力分析几乎全数都是以有限元理论为基础的。
CAE悬臂梁静力分析实验报告
1 上机实验报告上机实验实验内容实验内容：悬臂梁静力分析：悬臂梁静力分析一、问题描述已知如下图1-1所示的悬臂梁，悬臂梁的截面为矩形截面，矩形截面的尺寸为h =5mm ，b =2.5mm 。
悬臂梁长为l =150mm 。
本次静力分析中设定其弹性模量为E =70GPa ，泊松比v =0。
实验对悬臂梁一端受到集中载荷P =5N 做静力分析，以及对悬臂梁单独q =0.1N/mm 作用和同时与P =5N 下做静力分析。
实验包括悬臂梁受力后的挠度变化曲线，最大挠度发生的位置和软件计算结果与解析解的对比分析。
图1-1 1-1 悬臂梁结构及受力图悬臂梁结构及受力图二、几何模型建立此次实验几何模型的建立比较简单，在软件含有的两种梁单元BEAM188和BEAM189中任选一种，本次选择第一种。
根据实验内容设置其截面的参数，然后在软件中绘制一条150mm 的直线，实验所需要的几何模型即建立完成。
经过上述步骤建立的最终模型如下图2-1所示。
几何模型图2-1 几何模型图图2-1三、有限元网格模型建立这次实验的几何模型较为简单，在软件中利用MeshTool工具选择建立的模型后，在等分多少段后面输入100，即将模型分为100段。
在将模型划分为100段后，如果在前面的操作中没有选择前述两种梁单元中的一种，点击Mesh按钮的时候会提示没有选择元素类型的错误，在前处理中定义元素类型即可。
经过上述操作后的网格模型图如下图3-1所示网格模型图3-1 网格模型图图3-1四、边界、约束条件及施加载荷这次实验是对悬臂梁的静力分析，所以需要在模型的左端施加一个全自由度的约束。
然后根据实验内容在模型的右端施加一个Y方向上向下5N的集中载荷，如下图4-1所示。
在悬臂梁上施加0.1N/mm的均布载荷，如下图4-2所示。
在悬臂梁上同时施加0.1N/mm的均布载荷且在悬臂梁右端施加一个Y方向上向下5N 的集中载荷，如下图4-3所示。
悬臂梁右端受5N集中载荷图图4-14-1 悬臂梁右端受图4-2悬臂梁受0.1N/mm的均布载荷图4-2 悬臂梁受悬臂梁同时受0.1N/mm的均布载荷与5N集中载荷图4-3 悬臂梁同时受图图4-3五、结果分析5.1右端受5N的集中载荷经过建模求解，在模型右端单独施加5N的集中载荷得到的位移云图如下图5-1所示。
悬臂梁实验——精选推荐
悬臂梁实验一、实验目的1. 测定悬臂梁上下表面的应力，验证梁的弯曲理论二、实验仪器设备与工具1. 材料力学组合实验台中悬臂梁实验装置与部件2. A XL 2118系列静态电阻应变仪3. 游标卡尺、钢板尺三、实验原理与方法将试件固定在实验台架上，梁在纯弯曲时，同一截面上表面产生压应变，下表面产生拉应变，上下表面产生的拉压应变绝对值相等。
此时，可得到不同横截面的正应力σ，计算公式WM =σ 式中： M — 弯矩 L P M ⋅= （L —载荷作用点到测试点的距离）W — 抗弯截面矩量 62bh W =在梁的上下表面分别粘贴上应变片R 1，R 2；如图1所示，当对梁施加载荷P 时，梁产生弯曲变形，在梁内引起应力。
图1 悬臂梁受力简图及应变片粘贴图实验接线方式实验接桥采用1/4桥（半桥单臂）方式，应变片与应变仪组桥接线方法如图2所示。
使用试件上的应变片（即工作应变片1#、2#）分别连接到应变仪测点的A/B 上，测点上的B 和B1用短路片短接；温度补偿应变片连接到桥路选择端的A/D 上，桥路选择短接线将D1/D2短接，并将所有螺钉旋紧。
四、实验步骤1. 设计好本实验所需的各类数据表格。
图2 应变片与应变仪接线图2. 测量悬臂梁的有关尺寸，确定试件有关参数。
见附表13. 拟订加载方案。
选取适当的初载荷P 0，估算最大载P max (该实验载荷范围≤50N)，一般分4～6级加载。
4. 实验采用多点测量中半桥单臂公共补偿接线法。
将悬臂梁上两点应变片按序号接到电阻应变仪测试通道上，温度补偿片接电阻应变仪公共补偿端。
5. 按实验要求接好线，调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。
6. 实验加载。
用均匀慢速加载至初载荷P 0。
记下各点应变片初读数，然后逐级加载，每增加一级载荷，依次记录各点应变仪的εi ，直至终载荷。
实验至少重复三次。
见附表27. 作完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。
悬臂梁实验实验报告 概述及报告范文
悬臂梁实验实验报告概述及报告范文1. 引言1.1 概述悬臂梁实验是力学实验中的一种常见实验，通过对悬臂梁在不同负载下的应变和挠度进行测量，探究材料在受力情况下的变形特性。
本实验旨在了解和分析悬臂梁的弯曲应力与挠度关系，并评估负载测试结果。
通过这次实验，我们可以获得有关材料力学性能以及结构设计优化的有用信息。
1.2 文章结构本文将按照以下结构展开讨论：引言、实验设置、数据分析与结果讨论、结果和讨论以及结论。
其中，引言部分将对实验目的和整体内容作简要介绍；实验设置部分将详细描述所使用的材料、设备和具体的实验步骤；数据分析与结果讨论部分将从数据收集与处理、弯曲应力与挠度关系以及负载测试结果等方面进行深入探讨；结果和讨论部分将总结并对比分析实验结果，并提出其意义和启示；最后，在结论部分将总结整个实验过程，并给出研究建议和展望，同时分享个人对此次实验的心得与体会。
1.3 目的本实验的主要目的是研究悬臂梁在受力情况下的弯曲应力与挠度关系，并评估负载测试结果。
通过实测数据的收集和处理，我们将分析不同负载条件下材料的变形特性，并探讨悬臂梁结构设计中可能存在的问题和优化方向。
此外，这次实验也将加深我们对力学理论与实际应用的理解，并提供一个综合运用知识和技能的机会。
2. 实验设置2.1 材料和设备:本实验所使用的材料包括悬臂梁、各类测力传感器、支撑架和负载施加装置等。
悬臂梁选用了具有一定强度和刚性的金属材料，以保证在负载作用下能够稳定承受力量，同时要求表面光滑均匀，以减小摩擦力的影响。
实验中我们选择了一种常见的钢材作为主要材料，其具有良好的机械性能和易于加工的特点。
测力传感器是实现对悬臂梁上各点产生应力及变形进行监测与记录的核心设备。
在本次实验中我们采用了高精度的压电式测力传感器，该传感器能够将受到的压力转换成相应的电信号输出，并且具有较小的非线性误差和较高的灵敏度。
支撑架主要用来固定悬臂梁并提供稳定支撑，在本次实验中我们采用了两个底座分别用螺栓固定在工作台上，并通过调节螺丝使其与水平面垂直。
[精品]悬臂梁在均布荷载下的应力状态
![[精品]悬臂梁在均布荷载下的应力状态](https://img.taocdn.com/s3/m/51591f2e366baf1ffc4ffe4733687e21af45fffd.png)
悬臂梁在均布荷载下的应力状况摘要：悬臂梁在现实生活中很常见，对于悬臂梁的分析采用弹性力学里的应力边界条件和平微分方程和相容方程进行求解计算分析，再结合材料力学的知识进行分析，深入系统的了解悬臂梁的手里特点。
关键词：静定梁、悬臂梁、弹性力学、材料力学、受力特点现实生活中的房屋建筑中，存在很多的悬臂梁结构，身边的例子很多，例如体育场的看台，城市里房屋的阳台，农村房屋中很多都有屋檐，而其都是靠悬臂梁的支撑才能结合上面的附属物件构成。
现在我们就对悬臂梁的应力情况分别采用弹性力学和材料力学的相关知识进行分析如图所示梁受荷载作用，求解其应力1、弹性力学求解 解：本题是按应力求解的。
基本公式xC xy hq C y C y hqy y x h q xy y x 123213332362)46(+=+--=--=τσσ 1、在应力法中，应力分量在单连体中必须满足：y qlx⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-20222qh ql l 202qh qoh /2 h /2 （l ＞＞h ，δ＝1）（1）平衡微分方程；00=+∂∂+∂∂=+∂∂+∂∂y xyy x yxx f x y f yx τστσ（2）相容方程 ()02=+∇y x σσ；（3）应力边界条件（在σs s =上）。
将应力分量代入平衡微分方程和相容方程，两者都能满足。
2、校核边界条件（1）在主要边界上04602123=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅=±=C h h q x hy xy ，即时，τ,由此得hqC 231-= q C hC h h q q h y y -=++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-=2133282,2即－时，σ，由此得22q C -= 0==y hhy σ时，，将C 1、C 2代入后满足。
将C 1、C 2代入式（a ），得到应力公式：()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+--=--=1423223212322223223h y h qx h y h y q y x hqyxyy x τσσ （b ）（2）再将式（b ）代入次要边界条件00==xy x τ时，334hy q x =σ，其主矢量为)(022==-⎰dy x hh x σ而主矩为20)(2220qh ydy hh x x =⎰-=σx =l 时，，其主矢量为； （2分）)46(323y y l hqx --=σql dy hh x xy -=⎰-=220)(τ)14(2322-=h y h ql xyτ，其主矢量为0， （1分）而主矩为)202()(2222qh ql ydy lx hh x --==-⎰σ由此可见，在次要边界上的积分条件均能满足。
悬臂梁实验简明指导书
悬臂梁实验指导1、实验目的1、初步掌握电测方法和多点应变测量技术；2、测定悬臂梁上下表面的应力，验证梁的弯曲理论。
2、实验设备1、材料力学组合试验台；2、电阻应变仪；3、矩形截面钢梁。
3、原理及方法如上图，梁在纯弯曲时，同一截面的上表面产生拉应变，下表面产生压应变，上下表面产生的拉压应变绝对值相等。
分别在梁上下表面对称位置贴上应变片R1、R2，此时，可得到不同横截面的正应力σ，其理论值计算公式：M ：弯矩 M=P·L （ L ：载荷作用点到测试点的距离）（抗弯截面矩量）温度补偿片贴在相同材料的金属上。
对每一待测应变片联同补偿片按半桥接线。
测出载荷作用下各待测点的应变ε，由胡克定律知：，于是可将实测值和理论值进行比较。
四、实验步骤及注意事项1、按照指导书介绍的电阻应变仪使用方法，根据应变片灵敏系数k，设定仪器灵敏系数k仪，使k仪=k。
2、对每一待测应变片联同补偿片按半桥接线，在本次实验中，将用导线把所有的b端、c端各自连通（短路），以实现各测点共用补偿片。
3、准备好加载法码 (本次实验用的是非标准法码)。
4、确认无加载，此时把各测点的应变调零，用应变仪的换点开关切换测点。
5、开始进行加载、实验。
(应片仪读数为微应变)6、加载法码时要缓慢，测量中不要挪动导线；小心操作，不要因超载压坏钢梁。
五、数据处理1、本次实验以加载一次和卸载一次为例，卸载可观察一下数据飘移的现象，多次的可以类推。
每次由P1到P3(Pmax)，在应变仪上读出各测点逐次的应变值，然后进行逐级卸载，并记录相应的应变值。
2、把所有实测数据填入数据表中，并按公式进行计算。
3、每一测点求出对的相对误差e：4、相关数据应变片灵敏系数k=2，阻值为120Ω；悬臂梁弹性模量E=2.15×1011 Pa悬臂梁横相关几何尺寸：L=300mm、h=10mm、b=30mm、1N=0.102kgf 1kgf (公斤力) =9.8N1MPa=1×106 Pa (1MPa=1N/mm2，1Pa=1N/m2)测量片1载荷加载卸载相对误差e：P1P2P3测量片2载荷加载卸载相对误差e：P1P2P3实验中心机械实验室 2009年10月。
材料力学悬臂梁应力计算
材料力学悬臂梁应力计算材料力学悬臂梁应力计算悬臂梁是由一端固定支撑，另一端向外悬挂的结构形式。
在工程实践中，我们经常会遇到需要计算悬臂梁上的应力情况的问题。
悬臂梁的应力分析是材料力学中一个重要而有挑战性的问题，它在工程设计和结构安全性评估方面起着重要的作用。
首先，在进行悬臂梁应力计算之前，我们需要了解悬臂梁的几何参数和受力情况。
几何参数包括悬臂梁的长度、截面形状以及截面尺寸等。
受力情况包括悬臂梁上的外载荷、支撑约束和边界条件等。
当我们确定了悬臂梁的几何参数和受力情况后，接下来可以通过应力计算公式来计算悬臂梁上的应力分布。
悬臂梁的应力计算一般可以采用弯曲应力理论或者兼顾弯曲和剪切应力的复合应力理论。
根据这些理论，我们可以得到悬臂梁上的弯曲应力和剪切应力的表达式。
弯曲应力是指在悬臂梁上由外载荷引起的弯曲变形而产生的应力。
它与悬臂梁上截面的几何形状和外载荷之间有着密切的关系。
我们可以通过弯矩-曲率关系来计算悬臂梁上的弯曲应力。
弯矩-曲率关系描述了悬臂梁在受到外力作用下的曲率与弯矩之间的关系。
剪切应力是指在悬臂梁上由外载荷引起的剪切力而产生的应力。
悬臂梁的剪切应力分布是非常复杂的，它与悬臂梁上的截面形状和剪切力分布有着密切的关系。
我们可以通过横截面的剪力和惯性矩来计算悬臂梁上的剪切应力。
在进行悬臂梁应力计算时，我们需要注意一些重要的问题。
首先，应该保证所选用的应力计算理论与实际情况相吻合。
不同的应力计算理论适用于不同的受力情况。
其次，应力计算中的各个参数和变量应在计算过程中准确无误地输入。
错误的输入可能导致计算结果的不准确性。
最后，需要对计算结果进行合理的评估和分析，以确定悬臂梁的结构安全性。
悬臂梁应力计算是材料力学中一个复杂而重要的问题。
通过合理地选择应力计算理论和准确地输入参数，我们可以得到悬臂梁上的应力分布情况。
这对于工程设计和结构安全性评估具有重要的指导意义。
希望通过深入学习和研究悬臂梁应力计算问题，我们能够更好地应对工程实践中的挑战，为工程结构的安全运行提供可靠的保障。
CAE悬臂梁静力分析实验报告
CAE悬臂梁静力分析实验报告实验报告：CAE悬臂梁静力分析摘要本实验主要通过使用CAE软件进行悬臂梁的静力分析，研究其受力情况和变形特点。
通过建立悬臂梁的有限元模型并施加加载条件，得到了悬臂梁的应力分布和变形情况。
实验结果表明，在给定的加载条件下，悬臂梁在受力过程中产生了较大的应力和变形。
引言悬臂梁是一种常见的结构形式，在工程中应用广泛。
为了研究悬臂梁的受力和变形情况，本实验选取CAE软件进行静力分析。
通过建立悬臂梁的有限元模型并施加加载条件，我们可以得到悬臂梁的应力分布和变形情况，为工程实际应用提供参考。
实验设计1.建立模型：首先，在CAE软件中根据悬臂梁的尺寸参数和材料属性建立有限元模型。
通常可以将悬臂梁简化为一维杆件模型，并在模型中加入支撑和加载条件。
2.施加加载条件：在模型中施加加载条件，例如在悬臂梁的一端施加一个集中力，以模拟实际工程中的受力情况。
3.网格剖分：对模型进行网格剖分，将其分解成若干个小单元，以便进行有限元计算。
4.设置材料属性：确定材料的弹性模量和泊松比等参数，用于计算应力和变形。
5.分析计算：使用有限元分析方法进行计算，得到悬臂梁在受力过程中的应力分布和变形情况。
6.结果分析：对计算结果进行分析，确定悬臂梁受力和变形的特点，并与理论分析进行比较。
实验结果根据实验设计的步骤，我们成功建立了悬臂梁的有限元模型，并施加了加载条件。
在进行有限元计算后，我们得到了悬臂梁在受力过程中的应力分布和变形情况。
在加载条件下，悬臂梁的一端受到了集中力的作用，导致了悬臂梁在该点附近产生了较大的应力。
应力沿着悬臂梁的长度呈现递减的趋势，且在悬臂梁的受力端附近达到了最大值。
此外，加载条件还导致了悬臂梁的变形。
悬臂梁在受力端附近产生了较大的弯曲变形，并逐渐向悬臂梁的自由端变形。
变形随着距离受力端的增加而递减。
结果分析根据实验结果，我们可以得出以下结论：1.悬臂梁在受力过程中产生了较大的应力，应特别关注悬臂梁受力端附近的应力集中情况。
悬臂梁施工的实习报告
实习报告一、前言悬臂梁施工是桥梁工程中常见的一种施工方式，它具有较强的实用性和技术性。
本次实习报告将通过对我参与悬臂梁施工的实践经历进行总结和分析，探讨悬臂梁施工的技术要领和注意事项，以期为今后的工程实践提供参考。
二、实习内容1. 了解悬臂梁施工的基本原理和技术要求在实习开始前，我首先对悬臂梁施工的基本原理和技术要求进行了学习。
通过阅读相关教材和资料，我了解到悬臂梁施工是利用悬臂梁的受力特性，通过在桥梁两侧设置支座，将梁体分为悬臂和非悬臂两部分，然后依次进行施工的一种方法。
悬臂梁施工具有施工速度快、占用空间小、对交通影响小等优点。
2. 参与悬臂梁施工的实践操作在实际施工过程中，我参与了悬臂梁的模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑等环节的操作。
通过与工人师傅的交流和学习，我掌握了悬臂梁施工的一些关键技术。
（1）模板安装：模板是悬臂梁施工中必不可少的工具，其安装质量直接影响到梁体的成型效果。
在模板安装过程中，要注意模板的平整度、垂直度和接缝严密性，确保梁体的几何尺寸和外观质量。
（2）钢筋绑扎：钢筋是悬臂梁的主要受力构件，其绑扎质量对梁体的承载能力至关重要。
在钢筋绑扎过程中，要严格按照设计图纸和规范要求进行，确保钢筋的间距、保护层厚度和连接质量。
（3）混凝土浇筑：混凝土是悬臂梁的填充材料，其强度和质量直接影响到梁体的整体性能。
在混凝土浇筑过程中，要注意混凝土的配合比、浇筑速度和振捣质量，确保混凝土的密实性和强度。
三、实习收获通过这次实习，我对悬臂梁施工的技术要领和注意事项有了更深入的了解，同时也提高了自己的实际操作能力。
以下是我在实习过程中的一些收获：1. 悬臂梁施工需要严格按照设计图纸和规范要求进行，确保施工质量。
2. 悬臂梁施工中的模板安装、钢筋绑扎和混凝土浇筑等环节是关键步骤，要特别注意操作质量。
3. 施工过程中的沟通和协作非常重要，要与工人师傅保持良好的交流，共同完成施工任务。
四、实习总结通过这次实习，我对悬臂梁施工有了较为全面的了解，同时也认识到了自己在实际操作中存在的不足。
求做一道结构力学题目
求做一道结构力学题目题目：一根悬臂梁的应力分析问题描述：假设一根悬臂梁的长度为L，截面积为A，材料的弹性模量为E。
悬臂梁在悬挂端受到一个竖直向下的力F，我们需要分析悬臂梁上各截面的应力分布情况，以及悬挂端的最大弯矩和最大截面应力。
请在1200字以上的篇幅内详细阐述该问题的解决过程。
解决过程：1.弯矩分析：首先，我们需要计算出悬挂端的最大弯矩。
根据悬臂梁的基本理论，悬臂梁上各截面的弯矩满足以下微分方程：dM/dx = -F其中，M是弯矩，x是悬臂梁上的位置坐标。
对上述微分方程积分得到：M=-Fx+C其中，C是常数。
考虑到在悬挂端（x=0）梁的弯矩为零，所以常数C 为零，即：M=-Fx根据上述分析，我们可以得到悬挂端的弯矩为-Max = FL，即最大弯矩为Max = -FL。
2.弯曲应力分析：根据悬臂梁的基本理论，悬臂梁上各截面的弯曲应力满足以下方程：σ=-My/I其中，σ是弯曲应力，M是弯矩，y是截面内任意一点到中性轴的距离，I是截面的惯性矩。
根据悬臂梁上各截面的几何关系，取中性轴为梁的底边中点，设底边的宽度为b，高度为h，则悬臂梁的截面惯性矩为：I = bh^3/12将前述的最大弯矩代入弯曲应力的方程中，我们可以得到悬挂端的最大截面应力：σmax = -Mmaxy/I根据我们设定的坐标系和几何参数，悬挂端的最大截面应力为：σmax = FLh/2I根据上述分析，我们可以计算出悬挂端的最大截面应力。
3.结论：通过对悬臂梁的应力分析，我们得到了悬挂端的最大弯矩和最大截面应力。
这些结果可以用来评估悬臂梁的性能和稳定性，以便合理设计和使用悬臂梁。
同时，这个问题也为我们理解结构力学的核心原理提供了一个具体的实例。
总结：本题涉及了悬臂梁的应力分析问题，通过分析弯矩和弯曲应力，我们得到了悬挂端的最大弯矩和最大截面应力。
这个问题的解决过程需要使用结构力学的基本原理和理论，以及对力、弯矩和应力之间的关系进行合理推导和计算。
用电测法测量等强度悬臂梁的应力
用电测法测量等强度悬臂梁的应力实验4.23 用电测法测量等强度悬臂梁的应力电测法就是将物理量、力学量、机械量等非电量通过敏感元件转换成电量来进行测量的一种方法，是实验应力分析的重要方法之一。
电测法以测量精度高、传感元件小和测量范围广等优点，在民用建筑，医学，道路，桥梁等工程实践中得到广泛应用。
例如在桥梁工程中，由于各种原因（温度改变，风，地壳运动）引起的微小变化随时存在，而这些因素均对桥梁的安全及寿命有着很大的影响。
因此，我们可以使用电测法，在室内模拟测量或检验桥梁的安全程度，目前这项技术已经在三峡工程中得到了应用。
一、实验目的1.了解电测法的基本原理；2.熟悉悬臂梁的结构及应变特性；3.学会用电测法测量等强度悬臂梁梁的应力，并与理论值进行比较。
二、实验仪器、设备和工具等强度悬臂梁实验仪，精密数字测量仪，砝码，砝码盘，数据线，游标卡尺，钢板尺。
三、实验原理 1.主要仪器介绍以弯曲为主要变形的杆件称为梁。
一端固定，另一端自由的梁为悬臂梁。
为了使悬臂梁各个截面的弯曲应力相同,随着弯矩的大小相应地改变截面尺寸,以保持相同强度，这样的悬臂梁称为等强度悬臂梁。
等强度悬臂梁实验仪由已粘贴好电阻应变片的等强度梁、支座、水平仪、调节螺钉和加载砝码等组成，如图1所示。
本实验用电测法测量等强度悬臂梁的应力、应变。
电阻应变片是能将被测试件的应变转换成电阻变化的敏感元件。
它由敏感栅、基片、覆盖层、引线四部分组成，如图2所示。
其中，敏感栅是用金属丝制成的应变转换元件，是构成电阻应变片的主要部分；引线作为测量敏感栅电阻值时与外部导线连接之用；基底的作用是保持敏感栅的几何形状和相对位置；覆盖层是用来护敏感栅的；粘贴剂用来将敏感栅固结在覆盖层和基底之间。
精密数字测量仪是常用的应变传感器测量仪。
当电阻应变片将电阻值的变化转化为电压的变化后，经过精密数字测量仪放大器的放大处理，最后换算成输出与应变成正比的模拟电信号。
再经放大处理，经A/D转换，将模拟信号转换成数字信号输出。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二个问题的实作范例1——悬臂梁受均布压力载荷的弯曲问题
1.问题描述与解析解
有一个如图0所示的悬臂梁（截面为10mm*10mm的矩形，长度100mm），受均布压力载荷10N/m2。
试求出该悬臂梁的最大应力和最大挠度。
（它的解析解已经解完了，在图0的下面，挠度7.5e-
6mm，应力0.003MPa，即3000Pa。
）
图0 悬臂梁的问题描述
2. 用CATIA中的工程分析模块（即CAE模块）求解该问题的思路
1）. 启动CATIA，建立一个悬臂梁的3D模型，设置单位，加材料。
（这一步已经做完了。
）
2）. 然后，进入工程分析模块，加固定约束，加均布载荷，求解，查看结果。
3）. 分析两次计算，第一次线性单元的边长为6mm，计算精度很低。
第二次抛物线单元的边长为3mm，
CATAI得到的挠度、应力与解析解基本一致。
3 在CATIA求解该问题的操作指导
1）. 启动CATIA，打开xuanbiliang目录下的xuanbiliang.CATPart文件，在该文件中的几何模型中已经加好了材料（钢）。
2）. 进入创成式零件有限元分析模块，如图1。
之后点击“确定”，如图2。
图1
图2
3）. 在零件的有限元模块中选择
工具条中的
按钮，按照如图3所示的方式选择梁的一个端面，点击“确
定”，即可完成悬臂约束的施加。
（该约束限制了空间中的6各自由度。
）
图3
4）. 选择
工具条中的
按钮，并选择悬臂梁的上表面，在pressure中输入10N_m2，如图4、图5。
施加了载荷与约束的悬臂梁如图6。
图4
图5
图6
5）. 在特征树的finite element model.1——nodes and elements 下的
上双击，如图7。
弹出如图8的对话框，在size中输入6mm的单元边长，点击确定。
图7 图8
6）. 选择
工具条中的
按钮，在弹出的对话框中分别点击“确定”、YES，即可自动完成计算，如图9。
如图9 7）. 选择
工具条中
按钮查看受力后的变形形状。
注意：此时选则
工具条中
按钮，才能看到变形后的网格，如图10。
图10 8）. 选择
工具条中的
按钮查看第四强度的等效应力，如图11。
注意：此时选择
工具条中的
按钮（即用“物料”方式显示的模式），才能看到如图12所示的应力云图。
设置
的显示效果的方法是：单击“查看－渲染方式－定制视图”，如图
12a，在弹出的菜单中仅选择“加阴影”和“物料”两个选项，如图12b、
图12a 图12b
从应力云图很不光滑，而实际的应力云图应该是连续光滑的，这说明计算精度很差，需要加密网格，重新计算。
图12
9）. 当显示应力时，可以用
工具条中的
按钮显示动画。
10）. 选择
工具条中的
按钮查看位移（挠度）。
缺省状态时挠度是向量箭头表示的，这样的显示不太清晰。
在挠度图
上双击鼠标左键，如图13a。
弹出如图13b的对话框，在对话框中选择AVERAGE-ISO，即可得到如图14的挠度显示。
图13a 图13b
图14
11）. 从图14的右侧可以看到挠度仅4.9e-6mmm，而理论上的挠度是7.5e-6mm。
所以应该加密网格重新计算，得到高精度的分
析结果。
12）. 在特征树的finite element model.1——nodes and elements 下的
上双击，如图15。
弹出如图16的对话框，在size中输入3mm的单元边长，并选择parabolic（抛物线型的单元类型），点击确定。
图15 图16
13）. 选择
工具条中的
按钮，在弹出的对话框中分别点击“确定”、YES，即可自动完
成计算，如图17。
如图17
14）. 选择
工具条中
按钮查看受力后的变形形状。
注意：此时选则
工具条中
按钮，才能看到变形后的网格，如图18。
（图18中同时对比了单元边长6mm与单元边长3mm时网格的数量）
图18a （6mm时的网格）图18b （3mm时的网格）15）. 选择
工具条中的
按钮查看第四强度的等效应力，如图19。
注意：此时选择
工具条中的
按钮（即用“物料”方式显示的模式），才能看到如图19所示的应力云图。
从应力云图很光滑了，而实际的应力云图也是连续光滑的，这说明计算精度足够了。
另外，从应力值显示为3.03e3pa＝0.00303MPa，与解析解0.003MPa，差0.00003MPa，误差为1%.
图19
16）. 当显示应力时，可以用
工具条中的
按钮显示动画。
17）. 选择
工具条中
按钮查看位移（挠度）。
缺省状态时挠度是向量箭头表示的，这样的显示不太清晰。
在挠度图上双击鼠标左键，如图20。
弹出如图21的对话框，在对话框中选择AVERAGE-ISO，即可得到如图22的挠度显示。
图20 图21
图22
18）. 从图22的右侧可以看到挠度仅7.54e-6mmm，而理论上的挠度是7.5e-6mm，误差为0.53%。
,精度足够了。
19）. 选择
工具条中的
按钮，自动生成报告。
参考图23，
在“output directory”中输入报告的存放位置。
在title of the report中输入标题。
如果打算把查看过了图片都自动加到报告中，则把“add created image”选中。
图23
自动生成的报告会自动打开，在报告中有图24所示的支反力列表。
图24
提示：如果同学们有兴趣学习其他的实体零件了有限元分析，请认真阅读“第二个问题_实体零件有限元分析_讲义.doc”(作成压缩包)，并参考CATIA本身带的帮助部分。