简支梁及有限元分析过程

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1、ANSYS使用手册教程3平面梁结构的内力计算目录一、前言-------------------------------------二、物理模型--------------------------------三、有限元模型------------------------------四、计算结果与分析------------------------五、结论--------------------------------------六、优化设计及结果分析------------------七、致谢----------------------------------------八、参考

2、文献-----------------------------------32-ANSYS使用手册教程3平面梁结构的内力计算一前言目前，在工程领域中应用最广泛的数值模拟方法是有限单元法,它不但可以解决固体力学及结构分析方面的问题,而且应用于传热学、流体力学、电磁学等领域,其计算结果已成为各类工业产品设计和性能分析的可靠依据,广泛应用于航空航天、机械制造、建筑设计、石油化工等领域。有限元分析(FiniteElementAnalysis,FEA)是利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量

3、的真实系统。有限元方法是一种应用十分广泛的数值分析方法，也是工程科学的重要工具，其重要性仅次于数学。复杂的工程问题需要借助计算机得到满足一定精度要求的数值结果。本次课设所采用的是CAE软件的ANSYS命令，它是目前国际上应用最广泛的有限元软件。通过本次现代设计方法课程设计，学习有限元分析方法及ANSYS命令，了解并掌握利用CAE软件的ANSYS命令进行连杆，珩架，梁等的力学分析，将理论与实际工作结合，并最终达到能够独立对梁，杆等进行有限元内力分析。本设计的研究对象是一简支梁。-32-ANSYS使用手册教程3平面梁结构的内力计算二物理模型教程3：平面梁结构的内力计算问题阐述有一简

4、支梁结构如图所示，其中，M=10KN.M，q=2KN/m，F=2KN。对该梁进行分析，画出弯矩图和剪力图。(刘鸿文林编《材料力学》上册第126页例题4.6)用材料力学计算所得剪力和弯矩图如下（以供对照）：剪力图：-32-ANSYS使用手册教程3平面梁结构的内力计算弯矩图：有限元计算说明将梁划分为16个单元，17个节点，用BEAM3来建立单元，进行静力学分析。-32-ANSYS使用手册教程3平面梁静力学分析交互式的求解过程1．创建节点1.1创建梁的各个节点1．MainMenu：Preprocessor→Modeling→Create→Node→InActiveCS。2．在创建节点

5、窗口内，在NODE后的编辑框内输入节点号1，并在X，Y，Z后的编辑框内输入0，0，0作为节点1的坐标值。3．按下该窗口内的Apply按钮。4．输入节点号17，并在X，Y，Z后的编辑框内输入8，0，0作为节点17的坐标值。5．按下OK按钮。6．MainMenu：Preprocessor→-Modeling-Create→Node→FillbetweenNds。7．在图形窗口内，用鼠标选择节点1和17。8．按下FillbetweenNds窗口内的Apply按钮。9．按下OK按钮，完成在节点1到节点17之间节点的填充。91.2显示各个节点1．UtilityMenu：Plotctrls

6、→Numberings2．将Nodenumbers项设置为On。3．UtilityMenu：Plot→Nodes4．UtilityMenu：List→Nodes5．对出现的窗口不做任何操作，按下OK按钮。6．浏览节点信息后，关闭该信息窗口。2．定义单元类型和材料特性-49-ANSYS使用手册教程3平面梁静力学分析2.1定义单元类型1．MainMenu：Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete2．按下ElementType窗口内的Add按钮。3．在单元类型库中，选择左侧列表中的BEAM单元家族，及右侧列表中2Delastic3类型。4．按下

7、OK按钮完成选择。5．按下Close按钮关闭ElementType窗口。2.2定义材料特性1．MainMenu：Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels。2．在材料定义窗口内选择：Structural→Linear→Elastic→Isotropic。3．在EX后的文本框内输入数值207e5作为弹性模量。4．按下OK按钮完成定义。2.3定义几何参数1．MainMenu：Preprocessor→RealConstants→Add/Edit/Delet