ABAQUS簡支梁分析

1、基于ABAQUS簡支梁受力和彎矩的相關(guān)分析（梁單元和實(shí)體單元）對(duì)于簡支梁，基于ABAQUS2016，首先用梁單元分析了梁受力作用下的應(yīng) 力，變形，剪力和力矩；對(duì)同一模型，并用實(shí)體單元進(jìn)行了相應(yīng)的分析。另外， 還分析了梁結(jié)構(gòu)受力和彎矩作用下的剪力及力矩分析。對(duì)于CAE仿真分析具體細(xì)節(jié)操作并沒有給出詳細(xì)的操作，不過在后面上 傳了對(duì)應(yīng)的cae, odb, inp文件。不過要注意的是本文采用的是 ABAQUS2016 進(jìn)行計(jì)算，低版本可能打不開，可以自己提交inp文件自己計(jì)算即可?？梢缘叫∧鞠x搜索：“基于ABAQUS簡支梁受力和彎矩的相關(guān)分析”進(jìn)行相應(yīng)文件 下載。對(duì)于一簡支梁，其結(jié)構(gòu)簡圖如下所示，梁的

2、一段受固支，一段受簡支，在梁的兩端受集中載荷，梁的大直徑 D=180mm，小直徑d=150mm，a=200mm， b=300mm, l=1600mm, F=300000N?，F(xiàn)通過梁單元和實(shí)體單元分析簡支梁的受 力情況，變形情況，以及分析其剪力和彎矩等。材料采用45#鋼，彈性模量E=2.1e6MPa,泊松比 v=0.28。lbb _aaCF*FAB圖1簡支梁結(jié)構(gòu)簡圖1.梁單元分析ABAQUS2016 中對(duì)應(yīng)的文件為 beam-shaft.cae , beam-shaft.odb , beam- shaft.inp。在建立梁part的時(shí)候，采用三維線性實(shí)體，按照?qǐng)D1所示尺寸建立，然后 在臺(tái)階及支撐

3、梁處進(jìn)行分割，結(jié)果如圖 2所示圖2建立part并分割接下來為梁結(jié)構(gòu)分配材料，創(chuàng)建材料，定義彈性模量和泊松比，創(chuàng)建梁截面形狀，如圖3,非別定義兩個(gè)圓，圓的直接分別為180和150mm。然后創(chuàng)建兩個(gè)截面，截面選擇梁截面，再選擇圖 2中的所有梁，定義梁的方向矢量為（0, 0，-1）（點(diǎn)擊圖3中的n2, n 1，t那個(gè)圖標(biāo)即可創(chuàng)建梁的方向矢量），最后把 創(chuàng)建好的梁賦給梁結(jié)構(gòu)。4吉+ /ai3-A圖3創(chuàng)建梁截面形狀接下來裝配實(shí)體，再創(chuàng)建分析步，在創(chuàng)建分析步的時(shí)候，點(diǎn)擊主菜單欄的Output，編輯Edit Field Output Request,在SF前面打鉤，這樣就可以在結(jié)果后 處理中輸出截面剪力和力

4、矩，如圖 4所示。在Load加載中，在固支處剪力邊界 條件，約束x，y，z，及繞x和y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5所示，同理，在固支另一處 約束y，z，及繞x和y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。在梁的兩端添加集中力，集中力的大小為 300000N。最后對(duì)實(shí)體部件進(jìn)行分網(wǎng)，采用 B32梁單元，網(wǎng)格尺寸為10。完成以上工作后，創(chuàng)建作業(yè)并提交分析。（由于操作比較簡單，故沒有詳細(xì)列下所有操作步驟。）Output Other Tools Pl li 寸 12 Help 氣？= Edit Tield OwtpuLName:Step:PrateduiCiF-Ouiput 1Step-lSttiu. GeneralDnrn aintWhola

5、 rnad+lT 匚 E打 or onlymFrecuericypEvery n increirwant?T rr 1Tiiflirg：Output exact timesnCutput V 口TnbT” ect from list be lewP-eseleced defaults All Edit vsriebl?CD1 $P,CF.C5TRESSU PE,PEEQ,PEP/AG.RF.RM.S.SFU. For5yRMCtiori5IRF Reai-rrion forces and nncrneql:?) Rr Rearrion fcirre?/ RMa Rparrion mraivrr

6、sZ CFb ConcffFifrated forces 占rd rrwmenT?“ SF. Secton forces andl rnomeoKI TFa Total forcei and moments|T VF. Viscous forces and nronnents dug to static labiRzdlion 廠 ESF1b EffettiMt dxidl fw讓 for bedru 川盟I p；p*! piehl辰廠曲廣 2廠1亠1陥十尸百a 亦 EiHnd氐Jiirt百Note： Sene error iindcator402 - -+g.ZiSie+Ol - +7.b4

7、bD+(Jl - - -+4.S27e+01*0盅鍛QI-+1-50 e+01L乜囚2DB： Job-.Vd n-iOift.Ub鼻-卻山應(yīng)飾加議川3DEXPEREN-：E P.H；Fri v D3 17:25 07 7?FT?7 201&Step: Sfep-LIncrement Is Ottpirrie 1 XIIJ圖6等效應(yīng)力3, wisesRel radius = 1.0000)Anole = -9t .OODQ (Avg 75)r H.STZe-DZ r +1 l526 C24-14856+02*1.441e-02+旳7rf？41 迥 lCl24-1.310E + 02y.pEEK?

8、l-l.2 23b-!-02K1.179S - 02I- triage - 02 k +l.C9Zc-OZ 11-十1.04加亠型sup; StepiHere men:1: 士 ep I me =pflgam 占： & Mi；七*ODB: JftbbMm-shaftznJb Absqu時(shí)Standard 3DEXPEFIFNCE Rm6c Fri Dc 02 17 25r07l.UUQkWETk圖7中間段等效應(yīng)力圖UMagnitude+Ij639e+OD +1.502*00 + l_36efl0 + l-22?ie-tO4g. 561e-Oi+ 0.1950 01 + 6bQ29cO1 + 5

9、.464e-01 于 4 .D9Oc-OL +E.732b0L 十1 366e-Ol +D.DDOt!tlO圖8等效位移圖嗆r -20-Q.UnnrsuB.i4 EIw Ibhme mp|啊：ft時(shí)吟理J 7 kim詡J圖9剪力SF2沿路徑情況圖11等效位移U沿路徑情況2實(shí)體單元分析ABAQUS2016 中對(duì)應(yīng)的文件為 beam-solid.cae , beam-solid.odb , beam- solid.inp。按照?qǐng)D1建立相應(yīng)的實(shí)體單元，然后在支撐處切割實(shí)體，再建立材料屬性， 裝配，設(shè)置步，在創(chuàng)建分析步的時(shí)候，點(diǎn)擊主菜單欄的Output，編輯Edit FieldOutput Reque

10、st在SF前面打鉤，同梁設(shè)置操作一樣。圖12實(shí)體單元結(jié)構(gòu)圖13給出了力載荷及邊界條件加載情況，在梁左右兩端加載力載荷，可以選擇對(duì)應(yīng)的面，然后加載界面切應(yīng)力（F/S=300000/（3.1414*75A2=16.9765MPaS為圓的面積），也可以在加載面的中心建立參考點(diǎn)，然后把加載面與參考點(diǎn) 相耦合，然后直接在參考點(diǎn)加載 300000N的力即可。在支撐處選擇對(duì)應(yīng)的面,然后加載對(duì)應(yīng)的邊界條件約束即可。最后完成相應(yīng)的分網(wǎng)并提交分析。圖13載荷及邊界條件Z * View Cut2016+a.C2；,-0LS, Mitts(Avg. 75% I1 I十1忑申恥*1畫 g- +1.7l3E-mZ +1.

11、4Zi2fc：4Q +1.D92EHI-D2 泮左詔xQj H十丁- + +g.a)&e-in. +7霑gp； S*.*prlnr： ren-itit 1 Step Tm* - iQEPl tij-7 /ir Uj -atl lUJi?Dfnr 1 W r; cfnrm nm E 站低 Fflnrnr +1 5.1 n u 2TF J-JQ Q V A +3 9匚e-Ol 2.721e-rt4-fi a7s-0OCB: Job-be sm-id d.odb Abaqus/SUnis d 33EMEF.lk _E -L20H6x Tun 乳 M 15:D -覚 角蘆？； 2016R*f *1*.

12、Ch-Lete_-OptHsmDismiss圖16輸出剪力彎矩操作w f Eoit_SyDdeir,.-| pFinm.DismosFVIU1646 5圖17輸出剪力彎矩操作1 Qpuicws luck Pkig-int 出怙 V圖18剪力數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸出圖14給出了等效應(yīng)力圖，其數(shù)值結(jié)果與梁給出的結(jié)果一致，與理論計(jì)算也一致，但是圖15給出的等效位移圖與梁單元計(jì)算的等效位移圖不同，因此在具體問題分析的時(shí)候，我們應(yīng)該判斷具體使用什么單元進(jìn)行分析。圖16到圖18給出了如何把沿軸向方向各個(gè)截面的剪力和彎矩輸出到一個(gè)txt文件的操作。在圖16中打開主菜單Tools中的View Cut Manager，然后

13、在軸線平面前面打鉤, 結(jié)果如16所示，然后單擊圖16中的Options,再單擊Slicing進(jìn)入到圖17,設(shè) 置實(shí)體切割的數(shù)目，然后單擊 OK即可。再在主菜單中單擊 Report的Free Body Cut，然后按照?qǐng)D18中設(shè)置，然后單擊0K，這樣就可以在ABAQUS的當(dāng)前文 件夾找到moment.txt文件，里面記錄了各個(gè)截面的力矩和彎矩，把里面的數(shù)據(jù) 復(fù)制到excel中就可以繪制出彎矩和剪力圖。3.梁同時(shí)受集中力和彎矩分析ABAQUS2016 中對(duì)應(yīng)的文件為 beam-force-moment.cae， beam-force- moment.odb， beam-force-moment.i

14、np。對(duì)于該分析，還給出用 Workbench 給 出的對(duì)應(yīng)分析，其文件為 beam-force-moment.wbpj ，Workbench 版本為15.0。圖19為梁在中間受集中載荷和彎矩的結(jié)構(gòu)簡圖，梁的長度 l=1000mm，梁 的直徑 d=100mm，Me=9e7N - mm，F(xiàn)=300000N, E=210000MPa, v=0.28?，F(xiàn)采 用梁單元進(jìn)行剪力和彎矩等相關(guān)分析。P MeOFT圖19梁受力和彎矩結(jié)構(gòu)簡圖其建模等分析過程與前面第一個(gè)實(shí)例的梁單元分析一樣，在梁的中點(diǎn)部分 進(jìn)行切割。為了對(duì)比分析只有集中力，彎矩以及集中力和彎矩同時(shí)作用在梁上 的幾種情形，如圖20，對(duì)應(yīng)Load處

15、右鍵單擊，然后選擇Suppress可以抑制 載荷作用，選擇Resume可以激活抑制的載荷。通過載荷抑制或者激活的設(shè)置, 然后提交分析，就可以得到對(duì)應(yīng)載荷情況下的結(jié)果。沖 Loads (41li1莊Loj由LcEdit-1+LoCopy.BCRurii9E0審ECCelete-.DdBCSuppressfrResurrne曲As RootOfExpand All Urder&kCdlapw Alli Under圖20載荷加載情況(1) 梁中部只受集中力情形F面四個(gè)圖給出了只受集中力載荷作用下的等效應(yīng)力，等效位移，剪力和彎矩圖，剪力和彎矩圖與材料力學(xué)分析一致9 MisesRel. radium =

16、 1 .OOOOj Angle = -9Q.OOOO (Avg: 75%)H+9.454e4-01+S,674+01 +7,a$e+01 +.1146+01+ 6.33 4 e 4- 01 +5,55 5e+01 L +4.775C+01 船 +3,5e+01+312154-01 T +2.435e+01 | +1.65 +01. +；3 754e*00!一L +9,5450-01Thu 匚:e匚 03OCB： beam-inciTierit.odtj ftbaqu/Stanciand 3DEXPERIEMCE ROl&xStep: Step-1Increment 1! Step Time 已

17、 1.000Primary 過苛:5 MisesDeformed Var： U Deformticrn Seale Factor: +Z.429e+02圖21等效應(yīng)力圖+4,116e-01 + 3.773S-01 + ,-i3QeOl + 3,0876-01 + 2,7446-01 十 2,401e-Dl + 2,0506-01 + 1.715e-01 + 1,3726-01 + 1,0298-01 + 6.8&Ge-02_b +3.430e-02 I_L +0.0006+00ODB: beam-rnornent.odb fibaqus/Standand 3DEXPER.1ENCE R?016

18、x Thu De亡7 Step： Step 1 fncreivierrt 11 Step Time =1.000Primary Vbc U閘白gnitude圖22等效位移圖0.100.200.GOD.eoo.LOGO.xl E60.15True dictan along pathSFj sfz (Ayj; zgife) True Dist，long Path-i wA I iters Fioris圖23軸線方向剪力圖圖24軸線方向彎矩圖(2) 梁中部只受彎矩作用下面四個(gè)圖給出了在梁的中部只加載彎矩作用下的等效應(yīng)力，等效位移，力矩和彎矩圖。從剪力和彎矩圖可以知道，整個(gè)梁受到90000N( Me*

19、|=9e7N mm *1000mm=90000N)的剪力作用，這與材料力學(xué)分析不一致，這應(yīng)該引 起關(guān)注。在材料力學(xué)分析中，只受到彎矩作用時(shí)，應(yīng)該沒有剪力作用，不過按照這思路也可以做出有彎矩作用下的剪力和彎矩圖。在彎矩圖中可以知道，彎矩中部處出現(xiàn)了突變，有均勻剪力作用處，其彎矩呈現(xiàn)線性變化 MictfR d p過i - l.COOOu Anole 三-SO .CO03H+* S.j726 t OL i5.2CclOL+4卻皿 438口1 日 4Q 二+2.357& + 01 + l.yzMft + UL4lrlP + ni +.=izie + UO +5.=?h + 00 +5.730 DJ.O

20、DD: bsefn-fricimciit .c d b Abaqm/llaiidard 3D EXPERIENCE RBDIAk舊仙:Step-1ere merit丄！ -r*p Tin* =1 uD J圖25等效應(yīng)力圖Lb Moaftrtudc+.0 1.L&-Q2 半？口2十 f .2a?Boz 十左.317-02+ I.023e-OZ tl50e-0E +1.094e-02 17啟伽0： 十 3.646 f0 3+ C .000&403iWi： tsp-J?Hiysmart ! Stap Tima 1Q00 rnrriQ-rf Vor U Nr:iniu Jo丿 h_. . II - :一:_s_L 一2ieam-rricmfir oda乙匕占q/sfgd白-d jQtXs-hklshu lUdn-圖26等效位移圖X1.E31OGF00：1000,Trine distance slongi po:nSr, SFZ （Ag； 75%）: True Drst. along *Path-l wA Lritersectjong圖27軸線方向剪力圖xl E9jQDB beam-mGmerjt.odtjAbaqus/Standard 3DEXPERIENCE R201