基于ABAQUS的纯弯曲梁正应力实验模拟

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1、垒!l兰生!翌竺万方数据基于ABAQUS的纯弯曲梁正应力实验模拟ExperimentsimulationofnormalstressonpurebendingbeambasedonABAQUS鲁华宾，韩金华LUHua．bin．HANJin．hua(南通航运职业技术学院机电系，南通226010)摘要：本文以实验室XL3418材料力学多功能实验台为原型，建立纯弯曲梁的三维力学模型，通过ABAQUS软件的前处理、求解器、后处理三个步骤进行了纯弯曲梁正应力分布实验的模拟，并给出详细的实现过程，对降低实验室的维护及增强学生对梁横截面上应力分布的认识具有积极意义。关键词：AB

2、AQUSI纯弯曲；正应力中囝分类号：TB302文献标识码：A文章编号：1009-0134(201Z)Ol(1--)一0090—03Doi：10．3969l／J．Issn．1009-0134．2012．01(1-)．280引言纯弯曲梁横截面上正应力分布实验是材料力学的一个重要的实验，旨在让学生理解和掌握纯弯曲梁横截面上正应力的分布规律及验证正应力计算公式。实验室一般采用蜗杆加力机构施加载荷使梁发生纯弯曲，通过应变仪读出贴在梁纯弯曲段不同高度处的应变片的应变值，再利用公式o=E￡计算出该点的应力值，实验台简图如图l所示。由于应变仪是精密仪器很容易受到外界因素干扰影响测

3、量结果，随着使用年限的增加一些指标逐渐呈现不理想状态，如实验精度：误差率常在10％以上，有时高达15％，甚至20％以上【lJ，学生在实验中操作不当也会损坏设备，造成维护成本过高。ABAQUS是国际上最先进的大型通用有限元计算分析软件之一，具有强健的计算功能和广泛的模拟性能，拥有大量不同种类的单元模型、材料模型和分析过程口’3l，能够方便的模拟力学实验。图1试验台简图弯曲粱支座连杆手轮加载机构传感嚣机架1ABAQUS简介ABAQUS作为国际上最先进的大型通用有限元软件之一，具有惊人的广泛的模拟性能。其庞大的求解功能，以及非线性力学分析能力均达到世界领先水平。ABAQ

4、US拥有大量不同种类的单元模型、材料模型、分析过程等。无论是分析一个简单的线性问题，还是一个包括几种不同材料、承受复杂的机械和热载荷过程以及变化接触条件的非线性组合问题，应用该软件计算分析都会得到令人满意的结果Ⅲ。由于ABAQUS优秀的分析能力、求解能力和模拟复杂系统的可靠性，使得ABAQUS被广泛应用于世界各国的工业生产和研究设计中。ABAQUS软件还在大量的高科技产品研究中发挥着巨大的作用陋l。2ABAQUS实验模拟ABAQUSICAE(CompleteABAQUSEnvironment)是ABAQUS的交互式图形环境，可以用来方便快捷地构造模型，为部件定义材

5、料特性、载荷、边界条件等模型参数。ABAQUS／CAE具有强大的网格划分功能，并可检验所构造的分析模型，提交、监视和控制分析作业，然后使用后处理模块来显示分析结果旧J】。本模拟实验以实验室XL3418H料力学多功能实验台为模型进行建模。2．1进入Part模块，创建三维实验模型创建一个名称为beam，横截面为20×40，长度为630的矩形等截面直梁。进入二维环境绘制致_日■：20ll—08—26作者简介：鲁华宾(1973一)，男，河南沈丘人，讲师，工程师，研究方向为机械优化设计及设备的管理与开发。【90l第34卷第1期2012-01(上)万方数据20×40的矩形截面

6、，设置拉伸长度为630，拉伸后生成的三维直粱：在距离粱两端135处，建立两个基准面DatumPlane·l和DatumPlane·2，为便于施加载荷并以这两个基准面将粱分区，完成后如图2所示。图2分区后i维粱图3分析部管理器2．2进入Pmperty模块，创建材料和截面属性在材料名称中输入steel，键入杨氏模量数值210GPa和泊松比0．3。创建截面属性并将截面属性赋予梁部件。2．3进入Assembly模块，定义装配件进入装配模块，点击InstancePart图标；进入CreateInstance对话框，保持所有参数默认值不变，完成对装配件的定义。2．4进入Ste

7、p模块，设置分析步进入分析步模块，点击CreateStep图标，弹开CreateStep对话框，名称默认为Step一1，下拉菜单中选择static，general项，其他保持所有参数默认值不变，完成Step一1的设置。按照Step·1的设置方法，完成Step-2到Step一10的设置，完成后分析步管理器如图3所示。2．5进入Interaction模块，定义相互作用进入相互作用模块，创建两个参考点RP一1和RP．2，参考点位置在基准面的正上方。创建约束，将参考点和对应分区面的上边建立分布耦合约束，以便施加集中载荷。2．6进入L∞d模块，定义载荷和边界条件1)定义边界

8、条件。边界