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板壳问题的有限元解法:槽型悬臂梁

单片机学习网更新时间:2023-01-05 浏览:144
板壳问题的有限元解法:槽型悬臂梁
题目要求如下:
横截面为槽形的悬臂梁,梁长1.,板厚5mm,其弹性模量为E=2.1e11N/m2,集中载荷的分布长度为500mm,集度为q=1e4N/m2,集中载荷为p=2000N(作用点在上缘中点处),试计算结构的变形与应力。
分析:同样,因为板厚相对整个模型来说可以忽略,所以简化为一个板壳问题。其实ANSYS提供了标准的一些截面悬臂梁(比如工字梁等,以及下面内个就是我按照B站教程来做的),同样题目给的形状也可以自己画。
参考的一位B站上的up主(链接放下面):
link.
接下来就是一些参照老师录屏写的步骤,这里就记录一些重要内容:
建立几何模型。建一个U型截面。
可以先建一个矩形截面,再把多余的面、线删去。
然后再在画5个1m外的关键点。
再将画好的关键点连成线,然后拉伸一下(Operate->Extrude->Lines->Along Lines)这样就建立了一个长度为1m的悬臂梁。
然后再接再厉,画一个拐子,通过copy点(沿x轴0.5m,沿z轴﹣0.08m)
再接着画线,给连上,
再沿着画好的线、面拉伸,就得到了拐(雏形)。
然后做一个几何清理(NumberingCtrls->MergeItems),才算完成。
所以……可见这个几何体是真的难画!!没有老师给的录屏我根本束手无策……
建好几何模型后,就赋予单元属性,划分网格单元,施加约束条件,进行受力分析。过程和上面那个例子是一样的,非常流畅的做出来:
板壳问题——SHELL281单元
别的都差不多。
从这个方向看变形挺明显的~

以及,查看节点的应力/应变、位移情况(QueryResults->SubgridSolu)
以及,过滤掉应力大/小的部分,显示自己感兴趣的部位——(PlotCtrls->Stytle->Contours->UniformConturs)
总结
ANSYS在有限元中的基本操作就是上面那些了,和所学的有限元分析方法一样,只是借助计算机实现了庞大的计算。
当然有限元方法还可以应用在更广泛的领域里,我也不是工科专业的。但是我觉得,从软件本身来看,ANSYS这个软件更新了我对现代软件的认知:一方面,专业的软件不仅有日进完善的友好GUI界面,还保留着能够实现DOS命令流窗体,以面向不同的用户群体;另一方面,软件的优化更新维护升级一定是必要的,否则一个普通软件的卸载还需要用户自己清理注册表,还需要借助激活操作获得诸如撤销的基本功能,这真的是难以想象。

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