基于ANSYS的簡支梁變行有限元分析

1、基于ANSYS的簡支梁變行有限元分析 前言：簡支梁就是梁的兩端搭在兩個支撐物上，梁端和支撐物鉸接，支撐物只能給梁端提供水平和豎直方向的約束，不能提供轉(zhuǎn)動約束?，F(xiàn)實(shí)看是只有兩端支撐在柱子上的梁，主要承受正彎矩，一般為靜定結(jié)構(gòu)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、綜合國力增強(qiáng)，我國的建筑材料、設(shè)備、建筑技術(shù)都有了較快發(fā)展。特別是電子計(jì)算技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為廣大工程技術(shù)人員提供了方便、快捷的計(jì)算分析手段。更重要的是我國的經(jīng)濟(jì)政策為公路事業(yè)發(fā)展提供多元化的籌資渠道，保證了建設(shè)資金來源。公路橋梁按結(jié)構(gòu)體系分為簡支梁、懸臂梁、連續(xù)梁、T型鋼構(gòu)、連續(xù)鋼構(gòu)等，工程上經(jīng)常會遇到一些問題，如問題描述：矩形截面的簡支梁，跨度L=1m,截

2、面面積A=7.069e-4,截面慣性矩I=3.976e-8,彈性模量E=2.0e+11N/.跨中集中載荷F=1000N,試驗(yàn)證簡支梁的跨中撓度、簡力圖、彎矩圖和支座反力是否正確。摘要：利用大型有限元軟件ANSYS對靜載荷作用下簡支梁的跨中撓度、剪力圖、彎矩圖和支座反力進(jìn)行了較為詳盡的有限元分析，并對彎屈曲荷載進(jìn)行了求解，通過理論分析與有限元結(jié)果的比較，驗(yàn)證了有限元ANSYS程序計(jì)算結(jié)果的正確性。關(guān)鍵詞：簡支梁；剪力分析；彎矩分析；撓度分析1.問題描述及解析解圖1（a）所示為一圓截面簡支梁，跨度L=1m，圓截面直徑D=30mm作用在梁上的集中力P=1000N，作用點(diǎn)距離支座a=0.2，已知梁材料

3、的彈性模量E=2.0e+11N/。由材料學(xué)知識可得： 圖1梁截面的慣性距為 最大擾度 當(dāng)進(jìn)行線性分析時，簡支梁的應(yīng)力、應(yīng)變和變形如圖1（b）、（c）所示兩個簡支梁的結(jié)果疊加。如圖1（b）所示的簡支梁結(jié)構(gòu)和載荷均對稱于梁的中點(diǎn)O,故應(yīng)力、應(yīng)變和變形也對稱于梁的中點(diǎn)O,進(jìn)行有限元分析時，可簡化為圖2（a）所示模型。如圖1（c）所示的簡支梁結(jié)構(gòu)對稱，載荷反對稱，載荷反對稱，故應(yīng)力、應(yīng)變、和變形也反對稱于梁的中點(diǎn)O，因此可簡化為如圖2（b）所示的模型。對如圖2（a）、（b）所示的模型進(jìn)行有限元分析，將結(jié)果分別進(jìn)行相加和相減，即可分別得到如圖1（a）所示的簡支梁中點(diǎn)左右兩半部分的結(jié)果。 圖22.仿真計(jì)算

4、與結(jié)果分析 21建立有限元模型 1）定義單元類型2D elastic 3即2維3號梁單元，2)定義單元實(shí)常數(shù)，輸入簡支梁截面面積7.069e-4，輸入梁的截面慣性矩3.976e-8，輸入梁的截面高度0.03 3)定義材料特性，輸入材料的彈性模量2.0e+11，輸入材料的泊松比0.3，創(chuàng)建兩個關(guān)鍵點(diǎn)，并在兩點(diǎn)之間畫直線.施加第一個載荷步的力載荷如圖3所示： 圖32.2加載和求解 確認(rèn)分析類型為static，施加約束條件，對左端點(diǎn)施加X和Y方向的鉸支約束，對右端點(diǎn)只施加Y方向的鉸支約束，并分別對梁施加集中載荷和均布載荷。 2.2.1加載 經(jīng)對簡支梁施加第一個載荷步的位移載荷、力載荷、刪除位移載荷及施加第二個的載荷步的位移載荷的圖如下： 2.2.2求解 2.3查看結(jié)果顯示變形如下圖所示為簡支梁左半部分的結(jié)果，從圖中可以看出，最大位移為0.001517m。與理論結(jié)果相同。 簡支梁左半部分的變形對載荷工況進(jìn)行減運(yùn)算，可得簡支梁右半部分的結(jié)果（如下圖所示）。（注：與簡支梁實(shí)際情況呈對稱關(guān)系） 簡支梁右半部分的變形 3.結(jié)束 本文采用ansys有限元軟件，根據(jù)簡支梁變形的基本原理，應(yīng)用大型有限元軟件ansys對簡支梁在受集中應(yīng)力和均布載荷下的變形過程進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，分析了簡支梁的支座反力。參考文獻(xiàn)：1鄧凡平 ANSYS10 0 有限元分析自學(xué)手冊M 北京: 人民郵電出版社，