ABAQUS简支梁分析(梁单元和实体单元)

基于ABAQUS 简支梁受力和弯矩的相关分析

（梁单元和实体单元）

对于简支梁，基于ABAQUS2016，首先用梁单元分析了梁受力作用下的应 力，变形，剪力和力矩；对同一模型，并用实体单元进行了相应的分析。另 外，还分析了梁结构受力和弯矩作用下的剪力及力矩分析。

对于CAE 仿真分析具体细节操作并没有给出详细的操作，不过在后面上 传了对应的cae, odb , inp 文件。不过要注意的是本文采用的是 ABAQUS2016 进行计算，低版本可能打不开，可以自己提交 inp 文件自己计算即可。可以到 小木虫搜索：“基于ABAQUS 简支梁受力和弯矩的相关分析”进行相应文件 下载。

对于一简支梁，其结构简图如下所示，梁的一段受固支，一段受简支，在 梁的两端受集中载荷，梁的大直径 D=180mm ，小直径d=150mm ，a=200mm ，

b=300mm , l=1600mm , F=300000N 。现通过梁单元和实体单元分析简支梁的受 力情况，变形情况，以及分析其剪力和弯矩等。材料采用 45#钢，弹性模量

E=2.1e6MPa,泊松比 v=0.28。

1.梁单元分析

ABAQUS2016 中对应的文件为 beam-shaft.cae , beam-shaft.odb , beam-

shaft.inp 。

在建立梁part 的时候，采用三维线性实体，按照图1所示尺寸建立，然后 在台阶及支撑梁处进行分割，结果如图 2所示

l

b

b a

a

A A

C

B

A

图1简支梁结构简图

图2建立part并分割

接下来为梁结构分配材料，创建材料，定义弹性模量和泊松比，创建梁截面形状，如图3,非别定义两个圆，圆的直接分别为180和150mm。然后创建两个截面，截面选择梁截面，再选择图2中的所有梁，定义梁的方向矢量为

（0，0，-1）（点击图3中的n2, n 1，t那个图标即可创建梁的方向矢量），最后把创建好的梁赋给梁结构。

图3创建梁截面形状

接下来装配实体，再创建分析步，在创建分析步的时候，点击主菜单栏的Output，编辑Edit Field Output Request,在SF前面打钩，这样就可以在结果后处理中输出截面剪力和力矩，如图4所示。在Load加载中，在固支处剪力边界条件，约束x，y，z，及绕x和y轴的转动，如图5所示，同理，在固支另一处约束y，z，及绕x和y轴的转动。在梁的两端添加集中力，集中力的大小为300000N。最后对实体部件进行分网，采用B32梁单元，网格尺寸为10。完成

以上工作后，创建作业并提交分析。（由于操作比较简单，故没有详细列下所有操作步骤。）

OutpLi t Other T CMJ I S PlLi^-ins Help

图4 Step中SF输出编辑

从图6和图7可以知道，梁的最大应力以及 AB 段的应力都与理论解一致。 图8为梁的等效应力图，可见最大位移出现在梁的两端，最大有 1.639mm 。沿着梁的轴线建立路径，然后绘制出梁的变形，图 9和图10分别给 出了截面剪力和力矩沿路径的变化情况。值得注意的是，图

9中剪力图与材料

力学的剪力图有区别，其并不是按照设正法画的剪力图，不过其数值的绝对值 与材料力学上的一致。图10的弯矩图也材料力分析一致，图11为等效位移沿 路径的变化情况

图5边界条件约束 图6为等效应力云图，可知最大应力为 181.1MPa ,最大位置出现在梁台阶 处（梁直径变化处）。根据材料力学，最大弯矩应力产生在 C 截面，同时根据 材料力学知道AB 段处的最大应力，其应力为 Mo max C w o

M AB

AB

W AB

32Fa d 3 32Fb

T 3

32 300000 200 181.083MPa

1503 32 300000 300 157.19MPa

1803

(1)

P HI rad .1$ = i £HTDn k£i「glp = ^n^.ncn (Avg! 75%)

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图6等效应力

5, Plises

Rel r^dus = 1.0000, Anole = -90.0OOQ (Avg書旳

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4-K528e+02

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Htep; Step-1,

IncrernEnt 1: Stiep T'^e = 1.00Q

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图7中间段等效应力图

LI」Mag仃比ud且

+L-639e-0O

+1,50394-00 亠L

卫名右

+ L.229e-0O + LJ93&-

0O 斗9・S61e*01 + BAQ50 OL + 6.329C 01 + 5.464e-01 -1-4 J90e*0L +E.73-20-01 + !.・ 366e-01 + DJ0Oe*0O

图8等效位移图