基于ansys及简支梁变行有限元分析

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1、基于ANSYS的简支梁变行有限元分析前言:简支梁就是梁的两端搭在两个支撑物上,梁端和支撑物铰接,支撑物只能给梁端提供水平和竖直方向的约束,不能提供转动约束。现实看是只有两端支撑在柱子上的梁,主要承受正弯矩,一般为静定结构。随着经济的发展、综合国力增强,我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了较快发展。特别是电子计算技术的广泛应用,为广大工程技术人员提供了方便、快捷的计算分析手段。更重要的是我国的经济政策为公路事业发展提供多元化的筹资渠道,保证了建设资金来源。公路桥梁按结构体系分为简支梁、悬臂梁、连续梁、T型钢构

2、、连续钢构等,工程上经常会遇到一些问题,如问题描述:矩形截面的简支梁,跨度L=1m,截面面积A=7.069e-4㎡,截面惯性矩I=3.976e-8,弹性模量E=2.0e+11N/㎡.跨中集中载荷F=1000N,试验证简支梁的跨中挠度、简力图、弯矩图和支座反力是否正确。摘要:利用大型有限元软件ANSYS对静载荷作用下简支梁的跨中挠度、剪力图、弯矩图和支座反力进行了较为详尽的有限元分析,并对弯屈曲荷载进行了求解,通过理论分析与有限元结果的比较,验证了有限元ANSYS程序计算结果的正确性。关键词:简支梁;剪力分析

3、;弯矩分析;挠度分析1.问题描述及解析解图1(a)所示为一圆截面简支梁,跨度L=1m,圆截面直径D=30mm作用在梁上的集中力P=1000N,作用点距离支座a=0.2,已知梁材料的弹性模量E=2.0e+11N/㎡。由材料学知识可得:图1梁截面的惯性距为最大扰度当进行线性分析时,简支梁的应力、应变和变形如图1(b)、(c)所示两个简支梁的结果叠加。如图1(b)所示的简支梁结构和载荷均对称于梁的中点O,故应力、应变和变形也对称于梁的中点O,进行有限元分析时,可简化为图2(a)所示模型。如图1(c)所示的简支梁结

4、构对称,载荷反对称,载荷反对称,故应力、应变、和变形也反对称于梁的中点O,因此可简化为如图2(b)所示的模型。对如图2(a)、(b)所示的模型进行有限元分析,将结果分别进行相加和相减,即可分别得到如图1(a)所示的简支梁中点左右两半部分的结果。图22.仿真计算与结果分析2.1建立有限元模型1)定义单元类型2Delastic3即2维3号梁单元,2)定义单元实常数,输入简支梁截面面积7.069e-4,输入梁的截面惯性矩3.976e-8,输入梁的截面高度0.033)定义材料特性,输入材料的弹性模量2.0e+11,

5、输入材料的泊松比0.3,创建两个关键点,并在两点之间画直线.施加第一个载荷步的力载荷如图3所示:图32.2加载和求解确认分析类型为static,施加约束条件,对左端点施加X和Y方向的铰支约束,对右端点只施加Y方向的铰支约束,并分别对梁施加集中载荷和均布载荷。2.2.1加载经对简支梁施加第一个载荷步的位移载荷、力载荷、删除位移载荷及施加第二个的载荷步的位移载荷的图如下:2.2.2求解2.3查看结果显示变形如下图所示为简支梁左半部分的结果,从图中可以看出,最大位移为0.001517m。与理论结果相同。简支梁左半

6、部分的变形对载荷工况进行减运算,可得简支梁右半部分的结果(如下图所示)。(注:与简支梁实际情况呈对称关系)简支梁右半部分的变形3.结束本文采用ansys有限元软件,根据简支梁变形的基本原理,应用大型有限元软件ansys对简支梁在受集中应力和均布载荷下的变形过程进行了计算机仿真,分析了简支梁的支座反力。参考文献:[1]邓凡平.ANSYS10.0有限元分析自学手册[M].北京:人民邮电出版社,2007.[2]徐鹤山.建筑钢结构工程实例分析[M].北京:机械工业出版社,2007.[3]黄国权.有限元法基础及ANS

7、YS应用[M].北京:机械工业出版社,2004.

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