第二个问题的实作范例1——悬臂梁应力分析——操作指导

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1、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。）1）.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。2）.分析两次计

2、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31）.选择工具条中的按钮，并选择

3、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62）.在特征树的finiteelementmodel.1——nodesandelements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81）.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92）.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103）.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

4、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121）.当显示应力时，可以用工具条中的按钮显示动画。2）.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

5、，即可得到如图14的挠度显示。图13a图13b图141）.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。2）.在特征树的finiteelementmodel.1——nodesandelements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161）.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172）.选择工具条中按钮查看受力后的变形形状

6、。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）3）.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191）.当显示应力时，可以用工具条中的按钮显示

7、动画。2）.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221）.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。2）.选择工具条中的按钮，自动生成报告。参考图23，在“outputdirectory”中输入报告的存放位置。在titleofthereport中输入标题。如果打算把查看过了图片都自动加到报告中，