ansys工字悬臂梁受力分析报告
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悬臂梁受力分析报告高一博2016.11.13西安理工大学机械与精密仪器工程学院摘要利用ANSYS对悬臂梁进行有限元静力学分析,得到悬臂梁的最大应力和挠度位移。
从而校验结构强度和尺寸定义,从而对结构进行最优化设计修正。
关键词:悬臂梁,变形分析,应力分析目录一.问题描述: (4)二.分析的目的和内容: (4)三.分析方案和有限元建模方法: (4)四.几何模型 (4)五.有限元模型 (4)六.计算结果: (5)七.结果合理性的讨论、分析 (8)八.结论 (8)参考文献 (8)一.问题描述:现有一悬臂梁,长500MM,一端固定,另外一端施加一个竖直向下的集中力200N。
其截面20MMX20MM的矩形,现在要分析该梁的在集中力作用下产生的位移,应力和局部应力。
二.分析的目的和内容:1.观察悬臂梁的变形情况;2.观察分析悬臂梁的应力变化;3.找出其最大变形和最大应力点,分析形成原因;三.分析方案和有限元建模方法:1.使用ANSYS-modeling-create-volumes-block建模,2.对梁进行材料定义,网格划分。
3.一端固定,另外一端施加一个向下的200N的力。
4.后处理中查看梁的应力和变形情况。
四.几何模型500X20X20的梁在在ANSYS中进行绘制.由于结构简单规则,无需简化。
五.有限元模型单元类型:solid brick8node45材料参数:弹性模量2e+11pa,泊松比0.3边界条件:一端固定,一端施加载荷载荷:F=200N划分网格后的悬臂梁模型六.计算结果:变形位移图等效应力图局部应力图七.结果合理性的讨论、分析1.位移分析:在变形位移图上,在约束端位移最小为零,受压端位移最大。
与实际结果一致。
2.应力分析:在应力图上,应力最大处在约束端,而最小的位于受压端,与变形图相对应。
通过材料力学计算可知约束端的所受弯矩最大。
两个结果印证无误。
3.局部应力分析:在局部应力图上,可以看出在固定端上表面存有较大的应力,且为拉应力,受压端直角尖处有最大应力,从形成原因上分析属于尖角处应力集中。
8悬臂梁的静力分析悬臂梁的受力分析如图为一根工字梁,在力P作用下求该梁A点的挠度。
已知条件如下:工字梁的型号为:32a作用力:P=18000N 弹性模量:E=2×1011 Pa泊松比:ν=0.3 长度:L=2m可将其进行简化,用一个梁单元来替代。
1 定义工作文件名和工作标题1)定义工作文件名:Utility Menu>File>Change Jobname,在出现的对话框中输入“Beam”,并将“New log ang error files”复选框选为“yes”,单击“OK”。
2)定义工作标题:Utility Menu>File>Change Title,在出现的对话框中输入“The Analysis of beam”,单击“OK”。
3)重新显示:Utility Menu>Plot>Replot。
4)显示工作平面:Utility Menu>Workplane>Display Working Plane。
5)关闭三角坐标符号:Utility Menu>PlotCtrls>Window Controls> Window Options,弹出一个对话框,在“Location of triad”下面的下拉选择框中,选择“Not Shown”,单击“OK”。
2 定义单元属性1)定义单元类型:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,弹出一个如图所示的对话框,单击“Add”,又弹出一个如下图所示的对话框,在选择框中分别选择“Structural Beam”和“2D elastic 3”,单击“OK”,又单击“Close”,则完成单元类型的选择。
2)定义材料属性:Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models,弹出一个对话框,在“Define Material Model Behavior”对话框的右面“Material Models Available”框中,双击“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”如下图。
ansys实验报告ANSYS实验报告一、引言ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件,它能够模拟和分析各种结构和物理现象。
本实验旨在通过使用ANSYS软件,对一个具体的工程问题进行模拟和分析,以探究其性能和行为。
二、实验目的本次实验的主要目的是通过ANSYS软件对一个简单的悬臂梁进行分析,研究其在不同加载条件下的应力和变形情况,并进一步了解悬臂梁的力学行为。
三、实验步骤1. 准备工作:安装并启动ANSYS软件,并导入悬臂梁的几何模型。
2. 材料定义:选择适当的材料,并设置其力学性质,如弹性模量和泊松比。
3. 约束条件:定义悬臂梁的边界条件,包括支撑点和加载点。
4. 加载条件:施加适当的力或压力到加载点,模拟实际工程中的加载情况。
5. 分析模型:选择适当的分析方法,如静力学分析或模态分析,对悬臂梁进行计算。
6. 结果分析:根据计算结果,分析悬臂梁在不同加载条件下的应力和变形情况,并进行比较和讨论。
四、实验结果经过计算和分析,我们得到了悬臂梁在不同加载条件下的应力和变形情况。
在静力学分析中,我们观察到加载点附近的应力集中现象,并且应力随着加载的增加而增大。
在模态分析中,我们研究了悬臂梁的固有频率和振型,并发现了一些共振现象。
五、讨论与分析根据实验结果,我们可以得出一些结论和讨论。
首先,悬臂梁在加载点附近容易发生应力集中,这可能导致结构的破坏和失效。
因此,在实际工程中,我们需要采取适当的措施来减轻应力集中的影响,如增加结构的刚度或改变加载方式。
其次,悬臂梁的固有频率和振型对结构的稳定性和动态响应有重要影响。
通过模态分析,我们可以确定悬臂梁的主要振动模态,并根据需要进行结构优化。
六、结论通过本次实验,我们成功地使用ANSYS软件对一个悬臂梁进行了模拟和分析。
通过对悬臂梁的应力和变形情况的研究,我们深入了解了悬臂梁的力学行为,并得出了一些有价值的结论和讨论。
在实际工程中,这些研究结果可以为设计和优化结构提供参考和指导。
基于ANSYS 10.0对悬臂梁的强度及变形分析姓名:***班级:机制0803班学号:************对悬臂梁的受力及变形分析摘要:本研究分析在ANSYS10.0平台上,采用有限元法对悬臂梁进行强度与变形分析、验证此悬臂梁设计的合理性。
一、问题描述长度L=254 mm的方形截面的铝合金锥形杆,上端固定,下端作用有均布拉力P=68.9 Mpa,上截面的尺寸50.8×50.8 mm,下截面尺寸25.4×25.4 mm(见右图),弹性模量E=7.071×104 Mpa,泊松比μ=0.3,试用确定下端最大轴向位移δ和最大轴向应力。
试将分析结果与理论解进行比较,说明有限元分析的误差。
(理论解:最大轴向位移δ=0.1238 mm)。
二、建立有限元模型:定义模型单元类型为:solid(实体)95号单元,材料常数为:弹性模量E=7.071×104 Mpa,泊松比μ=0.3。
三、有限元模型图:建立有限元模型时,观察模型的形状可知,我们可以先建立模型的上下底面,再根据有上下底面形成的八个关键点(keypoints)生成线,接着生成面,生成体。
最后生成该悬臂梁的模型图,示图如下:整个模型建立好之后即可对其划分网格,划分网格时,若选择自由划分则生成的网格比较混乱,不能比较准确的模拟该梁真实的受力变形情况。
故我们选择智能划分模式,并且分别对模型的各个棱边(lines)进行均匀分割,这样可以划分出比较理想的网格,更利于我们的研究和分析。
网格划分之后的模型图为:四、加载并求解:根据该悬臂梁的受力特点,我们在其下底面(比较大的底面)上进行六个自由度的位移约束,而在其上地面上施加大小为P=68.9 Mpa均布拉力,将载荷加载好之后便可进行运算求解,求解完成之后,我们得到其位移变形图如下:Z向位移云图为:Z向应力云图为:五、结果分析及结论:由以上两张云图和一张变形图中我们可以读出,悬臂梁的最大轴向(Z向)位移和轴向(Z向)最大应力分别为:最大轴向位移为:δ=0.123746 mm 最大轴向应力为:σ=68.224 Mpa 但是,我们知道,如果所划分的网格有差异时,计算结果将会产生一定的误差,由于设计要求的最大轴向位移不能超过0.1238mm,而我们的建模计算结果已经小于此设计要求值。
第6例 杆系结构的静力学分析实例—悬臂梁[本例提示] 介绍了利用ANSYS 对杆系结构进行静力学分析的方法、步骤和过程。
6.1 问题描述及解析解图6-1所示为一工字悬臂梁,分析其在集中力P 作用下自由端的变形。
已知梁的材料为10号热轧工字钢,其横截面面积A =14.345 cm 2,截面高度H =100 mm ,惯性矩I xx =245 cm 4。
梁的长度L =1 m ,集中力P =10000 N 。
钢的弹性模量E =2×1011 N/m 2,泊松比μ=0.3。
根据材料力学的知识,该梁自由端的挠度为 38113xx 310803.61024510231100003--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==EI PL f m (6-1) 6.2 分析步骤6.2.1 过滤界面拾取菜单Main Menu →Preferences 。
弹出的图6-2所示的对话框,选中“Structural ”项,单击“Ok ” 按钮。
图 6-1 悬臂梁图 6-2 过滤界面对话框52 ANSYS 在机械工程中的应用25例图 6-3 单元类型对话框 6.2.2 创建单元类型拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete 。
弹出的图6-3所示的对话框,单击“Add ”按钮;弹出的图6-4所示的对话框,在左侧列表中选“Structural Beam ”,在右侧列表中选“2D elastic 3”, 单击“Ok ” 按钮;返回到图6-3所示的对话框,单击图6-3所示的对话框的“Close ”按钮。
6.2.3 定义实常数拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Real Constants →Add/Edit/Delete 。
在弹出的“Real Constants ”对话框中单击“Add ”按钮,再单击随后弹出的对话框的“Ok ” 按钮,弹出图6-5所示的对话框,在“AREA ”、“IZZ ”、“HEIGHT ”文本框中分别输入、245e-8、0.1,单击“Ok ” 按钮。
ANSYS---工字钢梁结构静力分析一工字钢梁,两端均为固定端,其截面尺寸为:m d m c m b m a m l 03.0,02.0,2.0,16.0,0.1=====试建立该工字钢梁的三维实体模型,并在考虑重力的情况下对其进行结构静力分析。
其他已知参数如下:弹性模量E= 206GPa ;泊松比3.0=u ;材料密度3/7800m kg =ρ;重力加速度2/8.9s m g =;作用力Fy 作用于梁的上表面沿长度方向中线处,为分布力,其大小Fy=-5000N 。
一、确定工字钢梁截面各点。
二、将各点连接。
三、做出截面图。
四、建立三维实体。
五、网络划分六、施加位移约束(端面施加)。
七、选择施力节点。
八、施加载荷。
九、云图。
结果:S O L U T I O N O P T I O N SPROBLEM DIMENSIONALITY. . . . . . . . . . . . .3-DDEGREES OF FREEDOM. . . . . . UX UY UZANAL YSIS TYPE . . . . . . . . . . . . . . . . .STATIC (STEADY-STA TE)GLOBALL Y ASSEMBLED MA TRIX . . . . . . . . . . .SYMMETRICL O A D S T E P O P T I O N SLOAD STEP NUMBER. . . . . . . . . . . . . . . . 1TIME AT END OF THE LOAD STEP. . . . . . . . . . 1.0000NUMBER OF SUBSTEPS. . . . . . . . . . . . . . . 1STEP CHANGE BOUNDARY CONDITIONS . . . . . . . . NOINERTIA LOADS X Y ZACEL . . . . . . . . . . . . 0.0000 9.8000 0.0000PRINT OUTPUT CONTROLS . . . . . . . . . . . . .NO PRINTOUTDA TABASE OUTPUT CONTROLS. . . . . . . . . . . .ALL DATA WRITTEN FOR THE LAST SUBSTEP。
基于ANSYS 10.0对悬臂梁的强度及变形分析姓名:刘吉龙班级:机制0803班学号:200802070516对悬臂梁的受力及变形分析摘要:本研究分析在ANSYS10.0平台上,采用有限元法对悬臂梁进行强度与变形分析、验证此悬臂梁设计的合理性。
一、问题描述长度L=254 mm的方形截面的铝合金锥形杆,上端固定,下端作用有均布拉力P=68.9 Mpa,上截面的尺寸50.8×50.8 mm,下截面尺寸25.4×25.4 mm(见右图),弹性模量E=7.071×104 Mpa,泊松比μ=0.3,试用确定下端最大轴向位移δ和最大轴向应力。
试将分析结果与理论解进行比较,说明有限元分析的误差。
(理论解:最大轴向位移δ=0.1238 mm)。
二、建立有限元模型:定义模型单元类型为:solid(实体)95号单元,材料常数为:弹性模量E=7.071×104 Mpa,泊松比μ=0.3。
三、有限元模型图:建立有限元模型时,观察模型的形状可知,我们可以先建立模型的上下底面,再根据有上下底面形成的八个关键点(keypoints)生成线,接着生成面,生成体。
最后生成该悬臂梁的模型图,示图如下:整个模型建立好之后即可对其划分网格,划分网格时,若选择自由划分则生成的网格比较混乱,不能比较准确的模拟该梁真实的受力变形情况。
故我们选择智能划分模式,并且分别对模型的各个棱边(lines)进行均匀分割,这样可以划分出比较理想的网格,更利于我们的研究和分析。
网格划分之后的模型图为:四、加载并求解:根据该悬臂梁的受力特点,我们在其下底面(比较大的底面)上进行六个自由度的位移约束,而在其上地面上施加大小为P=68.9 Mpa均布拉力,将载荷加载好之后便可进行运算求解,求解完成之后,我们得到其位移变形图如下:Z向位移云图为:Z向应力云图为:五、结果分析及结论:由以上两张云图和一张变形图中我们可以读出,悬臂梁的最大轴向(Z向)位移和轴向(Z向)最大应力分别为:最大轴向位移为:δ=0.123746 mm 最大轴向应力为:σ=68.224 Mpa 但是,我们知道,如果所划分的网格有差异时,计算结果将会产生一定的误差,由于设计要求的最大轴向位移不能超过0.1238mm,而我们的建模计算结果已经小于此设计要求值。
悬臂梁的受力分析实验目的:学会使用有限元软件做简单的力学分析,加深对材料力学相关内容的理解,了解如何将理论与实践相结合。
实验原理:运用材料力学有关悬臂梁的的理论知识,求出在自由端部受力时,其挠度的大小,并与有限元软件计算相同模型的结果比较 实验步骤: 1,理论分析如下图所示悬臂梁,其端部的抗弯刚度为33EIl ,在其端部施加力F ,可得到其端部挠度为:33Fl EI ,设其是半径为0.05米,长为1米,弹性模量11210E =⨯圆截面钢梁,则其可求出理论挠度值3443Fl ERωπ=,先分别给F 赋值为100kN ,200kN ,300kN ,400kN ,500kN .计算结果如下表:F 100000 200000 300000 400000 500000 ω(m )0. 033950. 0679060. 1018590. 13581230. 16976542有限元软件(ansys )计算: (1)有限元模型如下图:模型说明,本模型采用beam188单元,共用11个节点分为10个单元,在最有段施加力为F计算得到端部的挠度如下表所示,F 100000 200000 300000 400000 500000S(端部位移)-0.34079E-01-0.680158E-01-1.020237E-01-1.360136E-01-1.700395E-01得到梁端部在收到力为100kN时Y方向的位移云图:将理论计算结果与ansys分析结果比较如下表:力F(N)100000 200000 300000 400000 500000 理论值0. 03395 0. 067906 0. 101859 0. 1358123 0. 1697654 实验值-0.34079E-01-0.680158E-01-1.020237E-01-1.360136E-01-1.700395E-01相对误差0.37% 0.16% 0.16% 0.15% 0.16%通过比较可得,理论值与软件模拟结果非常接近,在力学的学习中只要能熟练的掌握理论知识,在软件模拟过程中便可做到心中有数,在本实验中理论值是通过材料力学中得一些假设得到的一个解析解,而实验也是用了相同的假设,并将梁离散为十个单元,得到数值解,因此和理论值的误差是不可避免的,通过增加离散单元的个数可以有效的减少误差,但是增大了计算量,因此在实践中,只要选取合适的离散单元数,能够满足实践要求即可,这就需要有更加扎实有限元知识作为指导。