支架受力分析

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1、基本原理：静态线性分析本节概述了对结构力学问题建模的基础，以及如何在COMSOLMultiphysics及结构力学模块中应用它们。包括创建几何、定义材料属性和边界约束条件等操作说明。计算出解以后，我们将学习如何显示和分析结果。本指南中的模型是一个框架和安装螺栓的装配结构，材料都是钢。这种支架可用于安装执行器，臂上两孔之间用销钉扣住。几何如图6所示。图6:支架的几何结构和载荷分布。在分析中，假定安装螺栓固定并连接到支架上。要对销钉的外部载荷建模，可在两个孔洞的内表面指定三角分布的表面压力p：ππpP=cos()α----<<α---022其中

2、P0是载荷峰值，α是载荷方向的角度。其中一个臂的载荷向上，另一个的载荷向下，载荷分布如图6所示。1

3、模型向导建模的第一步是打开COMSOL并指定分析类型—在本例中，选择稳态，固体力学分析。Note:这些操作说明适用于Windows用户，但同样适用于Linux和Mac用户，只是略有差别。1双击桌面上的COMSOL图标打开软件。软件打开后，我们可以选择使用模型向导创建新的COMSOL模型，或使用空模型来手动创建。本教程中，我们单击模型向导按钮。如果COMSOL已打开，可以从文件菜单选择新建，然后选择模型向导。模型向导会指导您建立模型的初始几个步

4、骤。下一个窗口可供您选择建模空间的维度。2在选择空间维度窗口选择三维。3在选择物理场窗口，从结构力学下选择固体力学(solid)。4单击增加，然后单击研究。5在选择研究窗口的预置研究下，单击稳态。6单击完成。全局定义-参数良好的建模习惯是将常数和参数集中放置于一处，以便进行更改。使用参数也会改进输入数据的可读性。我们需要定义以下参数：载荷峰值强度P0、销钉孔半径R和销钉孔中心y坐标YC。1在主屏幕工具栏中单击参数。Note:在Linux和Mac下，主屏幕工具栏是指Desktop顶部附近的一组特定控件。2在参数的设定窗口，找到参数选项。

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6、在表中输入以下设定：名称表达式值描述P02.5[MPa]2.500E6PaPeakloadintensityR25[mm]0.02500mHoleradiusYC-300[mm]-0.3000mYcoordinateofholecenter导入几何下一步是创建几何，也可从外部程序导入。COMSOLMultiphysics支持多种CAD程序和文件格式。本例中导入COMSOLMultiphysics的几何文件格式为(.mphbin)，其中包含支架和安装螺栓的装配。Note:文件位置取决于软件安装目录。例如COMSOL安装在硬盘上，其路径类似于C

7、:ProgramFilesCOMSOLCOMSOL52Multiphysicsapplications。1在主屏幕工具栏中单击导入。2在导入的设定窗口，找到导入选项。3在几何导入列表，选择COMSOLMultiphysics文件。4单击浏览。5浏览至COMSOL安装目录下的文件夹Structural_Mechanics_ModuleTutorials，并双击bracket.mphbin。3

8、6单击导入。形成联合体(fin)1在模型开发器下的组件1(comp1)>几何1中，右键单击形成联合体(fin)，并选择构建选定（或单击设定

9、窗口上的按钮）。2在图形工具栏上单击缩放到视窗大小。该定型特征节点可确定在分析中如何考虑装配部分。当选用缺省设置形成联合体时，任何相邻的域都将连接在一起，且内部边界假定连续。如果选择形成装配体，则不同部分不会相互连接，即可对结构接触进行建模。在第一个例子中，几何仅包含一个域，因此不存在这种区别。定义-函数和选择在此，需要定义表达式将载荷施加到承载的孔。假设载荷分布定义为三角函数。

10、4解析1(an1)1在主屏幕工具栏，单击函数，在局部下选择解析。2在解析的设定窗口，在函数名称文本框中输入load。3找到定义选项，在表达式文本框中输入F*cos

11、((p-YC)/R*pi/2)（或复制粘贴此文本）。替换缺省值。4在参变量文本框中输入F,p。5找到单位选项，在参变量文本框中输入Pa，m。6在函数文本框中输入Pa。7找到绘图参数栏。在表中输入如图所示的设定。8在解析的设定窗口单击绘制按钮()，将函数可视化。5

12、不论是将模型看作一个整体还是装配结构，都需要提取它的不同部分进行定义，例如，多次对同一组边界和域定义不同的条件。可以通过多种方式创建选择，例如，通过对象的显式选择或几何位置。框选择独立于几何，允许在改变几何拓扑的情况下保持预期选择。在本例中，一个选择包含螺栓域，另一个选择包含孔的承

13、载边界周围的区域。显式11在定义工具栏上单击显式。在定义下会添加一个显式节点。

14、62在显式的设定窗口，在标签栏输入Bolt1。也可在任意节点按F2来重命名，或右键单击以选择重命名