ansys悬臂梁的自由端受力的有限元计算[1]

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1、悬臂梁自由端受力的有限元计算任柳杰10110290005一、计算目的1、掌握ANSYS软件的基本几何形体构造、网格划分、边界条件施加等方法。2、熟悉有限元建模、求解及结果分析步骤和方法。3、利用ANSYS软件对梁结构进行有限元计算。4、梁的变形、挠曲线等情况的分析。5、一维梁单元，二维壳单元，三维实体单元对计算结果的影响。6、载荷施加在不同的节点上对结果的影响。二、计算设备PC，ANSYS软件（版本为11.0）三、计算内容悬臂梁受力模型如上图所示，一段长100[mm]的梁，一端固定，另一段受到平行于梁截面的集中力F的作用，F=100[N]。

2、梁的截面为正方形，边长为10[mm]。梁所用的材料：弹性模量E=2.0105[MPa]，泊松比0.3。四、计算步骤（以梁单元为例）1、分析问题。分析该物理模型可知，截面边长/梁长度=0.1是一个较小的值，我们可以用梁单元来分析这样的模型。当然，建立合适的壳单元模型和实体单元模型也是可以的。故拟采用这三种不同的方式建立模型。以下主要阐述采用梁单元的模型的计算步骤。2、建立有限元模型。a)创建工作文件夹并添加标题；在个人的工作目录下创建一个文件夹，命名为beam，用于保存分析过程中生成的各种文件。启动ANSYS后，使用菜单“File”——“Ch

3、angeDirectory…”将工作目录指向beam文件夹；使用/FILNAME,BEAM命令将文件名改为BEAM，这样分析过程中生成的文件均以BEAM为前缀。偏好设定为结构分析，操作如下：GUI:MainMenu>Preferences>Structuralb)选择单元；进入单元类型库，操作如下：GUI:MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete>Add…对话框左侧选择Beam选项，在右侧列表中选择2Delastic3选项，然后单击OK按钮。本步骤也可以用以下命令行形式代替：/PRE

4、P7!进入前处理器/ET,1,BEAM3!定义BEAM3单元a)定义实常数；根据单元类型定义实常数，操作如下：GUI:MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete>Add…本例中主要定义梁的截面性质，在AREA对应的文本框中输入梁的截面积100。在IZZ对应的文本框中数据截面惯性矩10000/12。（注：截面惯性矩公式为Iz=BH3/12其中B为矩形截面的宽，H为高。）在HEIGHT对应的文本框中输入截面的高度10。b)定义材料属性；定义材料属性（弹性模量和泊松比）的操作如下：GUI

5、:MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels>Structural>Linear>Elastic>Isotropic在弹出的对话框中输入材料参数：杨氏模量(EX):2.0e5泊松比(PRXY):0.3该步骤也可以使用以下命令实现：MP,EX,1,2.0E5MP,PRXY,1,0.3c)创建实体模型；合理规划模型的坐标可以减少一定的工作量，在本例中，将坐标原点取在梁的固定端，将梁的方向置放为x方向。1.创建点：GUI:MainMenu>Preprocessor>Modeling>Cre

6、ate>Keypoints>InActiveCS在NPT对应的文本框中输入点的编号为1，在X,Y,Z对应的文本框中分别输入点的坐标0,0,0。同样方式输入编号为2的另一点，坐标为100,0,0。以上步骤可以用命令实现：K,1,0,0,0K,2,100,0,02.连接线：将上面的两个点连接成线，操作如下：GUI:MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>StraightLine依次拾取上面的两个点，即形成两者之间的连线。该步骤可以用命令实现：L,1,2d)划分网格；首先进入MeshTools对话框

7、，操作如下：GUI:MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool在出现的对话框中选择line标签旁边的Set按钮，拾取直线，在出现的对话框中NDIV对应的文本框中填入20，设置在线上将网格划分为20份。在Mesh标签对应的下拉菜单中选择Lines，点击Mesh按钮，拾取直线。点击OK。在标题菜单上对应路径“PlotCtrls”——“Style”——“SizeandShape”，在出现的对话框中将On前面的选框勾选。这样可以展示梁的三维形体。2、施加载荷并求解。a)定义约束；梁在左侧的端点具有约束，利用以下操作

8、定义约束：GUI:MainMenu>Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnKeypoint