ABAQUS計(jì)算矩形截面梁

1、有限元分析與程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)作業(yè)課程名稱(chēng)：有限元分析與程序設(shè)計(jì)任課教師：簡(jiǎn)政學(xué)科：水工結(jié)構(gòu)工程學(xué)號(hào)：姓名：XLARIUNIVERSITYOFTECHNOLOGY完成日期：2014年04月29日矩形截面梁有限元分析對(duì)下面矩形截面簡(jiǎn)支梁進(jìn)行線彈性分析，截面尺寸bxh：200x500mm,跨度L=6m,跨中受集中荷載F=1000kN,考慮體力，單位體積重量產(chǎn)7.85t/m3,彈性模量E=206X103N/mm2,泊松比產(chǎn)0.3,分別利用8節(jié)點(diǎn)6面體塊(Solid)單元和梁/桿(Beam)單元進(jìn)行計(jì)算分析，并對(duì)跨中截面進(jìn)行解析計(jì)算結(jié)果和有限元結(jié)果作對(duì)比。200mm簡(jiǎn)支梁示意圖通過(guò)材料力學(xué)知識(shí)求解集中荷

2、載F=1000kN作用下兩端支座反力為F/2=500kN,取一半結(jié)構(gòu)對(duì)支座求彎矩12M=0,可求得跨中彎矩大小為FL/4=1500kN.m。自重作用下q=yXbxh=785kg/m=7.7kN/m。兩端支座反力為qL/2=23.1kN,取一半結(jié)構(gòu)對(duì)支座求彎矩EM=0,可求得跨中彎矩大小為qL2/8=34.65kN.m。Mmax=1534.65kN疊加得截面上的最大正應(yīng)力二max其中，對(duì)于矩形截面bh3I12材料力學(xué)法計(jì)算的跨中截面最大應(yīng)力b(mm)h(mm),4I(mm)M(kM.m)Omax(MPa)20050020833333331534.65184.158有限元法（ABAQUS）計(jì)算單位

3、:建議采用國(guó)際單位制，采用m、kg、N、s國(guó)際單位制時(shí)，重力加速度10m/s2,質(zhì)量為kg,密度為7850kg/m3,E=206xi09Pa,泊松比產(chǎn)0.3,八節(jié)點(diǎn)六面體（Solid）單元分析單元?jiǎng)澐中畔⑷缦拢?880單元，3731節(jié)點(diǎn)。Totalnumberofnodes:3731Totalnumberofelements:28802880linearhexahedralelementsoftypeC3D8R（劃分單元時(shí)，先按默認(rèn)的尺寸劃分，然后對(duì)梁的兩端約束處進(jìn)行適當(dāng)?shù)募用埽┯?jì)算結(jié)果（Mises）應(yīng)力截面SMises(Avg;75%)-+2.019e0&-+1853408-+l-&

4、#39;687e+08-+1.521&+O8-+1.354e<08-41180e4O8-+l-022e+08-+8.560e-07-+6電-+5H236e407F-3-575e-i-07-+1.913st07-+2.512e-ObMax:+2.019606Eleni:PART-1-1.601Node:85Mln;12,512e+06Bem:PART-1-1.2121Node:288工人mu加METacnrMnrLiBwpTWi*L.OOOPrimaryV>r:4nli:白/Erm4dy.rUDafarn-rtiffi4<«laL雖然顯示結(jié)果最大應(yīng)力為2.01

5、9e+08即201.9MPa,此處有限元計(jì)算顯示的最大應(yīng)力實(shí)質(zhì)是梁的上表面跨中集中力作用面處產(chǎn)生的單元畸變所致，也可通過(guò)單元顏色、形狀變化看出來(lái)。此時(shí)，應(yīng)該通過(guò)查詢(xún)的方式，找出跨中截面下部的最大應(yīng)力，打開(kāi)查詢(xún)窗口，鼠標(biāo)指向跨中下部截面所在的單元，得到結(jié)果。ProbeValuesFieldOutput-Step：1/Step-1Frsme：1St電p/F.s*,Fi.eldoutputvai_iableforProbe；SMisasQfotaver<gad.)Field口utput.FroBeVslutsStlectfromviewport(JKe廠inlab«lProbe：El

6、ements“FqEtig：工nt6U瓢timPtjVP<rtInstaxiceElementIDTypeNod«sS.Niises(Kotaveraged)ClickMlBlrhileprobiixgt*storevsluesinth色tablsTb包low.S&l«ctedFrob&ValuesClickMB3fortableoptions.PartIn.£laiiieEleneSLlITypeWadesS,Bises(Mutaveraged)PART-1-12190C3B8E1.53L286+08WritetoFile.Can也el查得

7、跨中截面下部最大應(yīng)力為1.53128e+08即153MPa。接近材料力學(xué)解。最大位移，y向+0a000e-00-1.017e-03-2.033e-03-3.050e-03-4.067c-03-6.100e-03-7.ll/e-03-8.133c-0394506-03-l.Q17e-0-2-1.118e-02-1.220c-02Max:+0.000-00Node:PART-1-1.2Miri:=1.22De-O2ODBiMb-LIb禺誕nN6.L0-1T3Mr291052;32SMfT+a&-002DIBMp-1McnkrMnrLtBwpTWi*L.OOOPrimirY*U,U2Ci4r

8、H-midu«rUDaforn-vtipaS<-ilaFacbarfla+flLNode:PART-1-1.8查得y向最大位移在跨中，為-1.220e02m即12.20mm,向下。桿單元（beam）分析單元?jiǎng)澐中畔⑷缦拢?0單元，21節(jié)點(diǎn)Totalnumberofnodes:21Totalnumberofelements:2020linearlineelementsoftypeB21計(jì)算結(jié)果(Mises)應(yīng)力截面SMisesBottonir(tracUon-LO)(Avgi：75%)E+l.?52a±08+1.614e-08+1.476e-08+1.199e：<

9、08-+l.O6ie4-O0+9/231號(hào)#07+7-84Qe+07>+6.467&+07U+S.086e-07+3.704e-07+2-322e+07Max:+1.7526-roeEIee；GAN-l-lONadfe：2Mln:+9.4-03C+06Elem:GAN-1-1Node：1TODB:Jab>4.EJbAbiiquaStahriirJG.LO>IAjir29IG:3fi:13aMTIQltaO2DI4U'StiHpcStep"1冀InuEmntL:ShipTivi>iL.400PflrMPfV*1S.MistiJVfRU0443m皿

10、Fy酬rzL得到跨中最大應(yīng)力為：1.752e8Pa=175.2MPa,接近于材料力學(xué)法的應(yīng)力。計(jì)算結(jié)果（S11）應(yīng)力與（Mises）應(yīng)力完全相同。STS11Bottanir(fracbion-la0)(Avgi：75%)r+1.752e-t-08k+1.614e08卜+L476e08+1-33fte+08+1.1996:081+1.O61G+O0卜+9,231已斗07卜+7-849e+07卜+6.467&+07k+5.086e<07卜+3.704e07卜+2.322e+07L+9/1036：升06MaXL+1-752e-HO8Eleni:GAN-1.10IModte：2Mln:+9.403e+06Elem:GAN-1.1Node二1YODD:Jab'4.cdhAbiiquiStandird£.LO>1Tuehjir2