abaqus有限元分析简支梁

Abaqus分析实例（梁单元计算简支梁的挠度）精讲ABAQUS计畀捲导0 : 应用梁单元计算简支梁的挠度o对于梁的分析可以使用梁单元、壳单元或是固体单元。

Abaqus的梁单元需要设定线的方向，用选中所需要的线后，输入该线梁截面的主轴1方向单位矢量（x,y,z），截面的主轴方向在截面Profile设定中有规定。

注意：因为ABAQUS软件没有UNDO功能，在建模过程中，应不时地将本题的CAE模型（阶段结果）保存，以免丢失已完成的工作。

简支梁，三点弯曲，工字钢构件，结构钢材质，E=210GPa,尸0.28, p=7850kg/m3 （在不计重力的静力学分析中可以不要）。

F=10kN，不计重力。

计算中点挠度，两端转角。

理论解：I =2.239 X 10-5m, w中=2.769 X 10-3m B边=2.077 X 10-3。

文件与路径：顶部下拉菜单File, Save As ExpAbq00 。

一部件1 创建部件：Module, Part, Create Part, 命名为Prat-1; 3D，可变形模型，线，图形大约范围10（程序默认长度单位为m）。

2绘模型图：选用折线，从（0,0）T（2,0）T（4,0）绘出梁的轴线。

3 退出：Done。

二性质1 创建截面几何形状：Module , Property, Create Profile ,命名为Profile-1，选I 型截面，按图输入数据，1=0.1 , h=0.2 , b l =0.1 , b2=0.1 , t l=0.01 ,t 2 = 0.01 , t 3=0.01 ,关闭。

2 定义梁方向：Module , Property , Assign Beam Orientation ,选中两段线段，输入主轴 1 方向单位矢量(0,0,1)或(0,0,-1) ，关闭。

3 定义截面力学性质：Module ，Property ，Create Section，命名为Section-1,梁，梁，截面几何形状选Profile-1 ,输入E=210e9 (程序默认单位为N/m2,92GPa=10 N/m)，G=82.03e9 , v0.28，关闭。

ABAQUS简支梁分析梁单元和实体单元梁单元是ABAQUS中常用的一种单元类型，适用于对梁结构进行分析。

它是一维元素，具有沿一个坐标轴的长度、截面积和转动惯量等属性。

梁单元适用于对纤维偏离主轴较小的梁进行建模。

与梁单元相比，实体单元更适用于对复杂几何形状的梁进行建模。

实体单元是三维元素，它在三个坐标轴上都具有长度，并且可以定义复杂的几何形状。

实体单元适用于对纤维偏离主轴较大的梁、异形梁和复杂梁进行建模。

梁单元的建模步骤如下：1.创建部件：在ABAQUS中创建一个新部件，并设定其属性，如截面形状、材料参数等。

2.创建草图：使用ABAQUS提供的工具创建梁单元的草图，定义梁的几何形状和尺寸。

3.定义截面：将截面属性应用到梁单元上，包括截面形状和尺寸。

4.创建网格：使用ABAQUS的网格划分工具将梁的草图划分为网格，生成梁单元。

5.设置材料属性：为梁单元定义材料属性，包括弹性模量、泊松比等。

6.施加边界条件：为梁单元定义边界条件，如支撑和加载情况。

7.定义分析类型：选择适当的分析类型，如静力分析或动力分析。

8.执行分析：运行分析，并获取梁的响应结果，如位移、应变和应力。

实体单元的建模步骤如下：1.创建部件：在ABAQUS中创建一个新部件，并设定其属性，如材料参数等。

2.创建草图：使用ABAQUS提供的工具创建梁的草图，定义梁的几何形状和尺寸。

3.创建几何图形：使用ABAQUS的几何模块创建复杂的实体几何形状。

4.定义材料属性：为实体单元定义材料属性，包括弹性模量、泊松比等。

5.生成网格：使用ABAQUS的网格划分工具将实体几何形状划分为网格，生成实体单元。

6.施加边界条件：为实体单元定义边界条件，如支撑和加载情况。

7.定义分析类型：选择适当的分析类型，如静力分析或动力分析。

8.执行分析：运行分析，并获取梁的响应结果，如位移、应变和应力。

梁单元和实体单元在ABAQUS中都提供了丰富的分析功能和选项，可以根据实际需要使用不同的单元类型来建模和分析梁结构。

基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析（梁单元和实体单元）对于简支梁，基于 ABAQUS2016，首先用梁单元分析了梁受力作用下的应力，变形，剪力和力矩；对同一模型，并用实体单元进行了相应的分析。

另外，还分析了梁结构受力和弯矩作用下的剪力及力矩分析。

对于CAE仿真分析具体细节操作并没有给出详细的操作，不过在后面上传了对应的cae，odb，inp文件。

不过要注意的是本文采用的是ABAQUS2016进行计算，低版本可能打不开，可以自己提交inp文件自己计算即可。

可以到小木虫搜索：“基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析”进行相应文件下载。

对于一简支梁，其结构简图如下所示，梁的一段受固支，一段受简支，在梁的两端受集中载荷，梁的大直径D=180mm，小直径d=150mm，a=200mm，b=300mm，l=1600mm，F=300000N。

现通过梁单元和实体单元分析简支梁的受力情况，变形情况，以及分析其剪力和弯矩等。

材料采用45#钢，弹性模量E=2.1e6MPa，泊松比v=0.28。

图1 简支梁结构简图1.梁单元分析ABAQUS2016中对应的文件为beam-shaft.cae ，beam-shaft.odb，beam-shaft.inp。

在建立梁part的时候，采用三维线性实体，按照图1所示尺寸建立，然后在台阶及支撑梁处进行分割，结果如图2所示。

图2 建立part并分割接下来为梁结构分配材料，创建材料，定义弹性模量和泊松比，创建梁截面形状，如图3，非别定义两个圆，圆的直接分别为180和150mm。

然后创建两个截面，截面选择梁截面，再选择图2中的所有梁，定义梁的方向矢量为（0，0，-1）（点击图3中的n2，n1，t那个图标即可创建梁的方向矢量），最后把创建好的梁赋给梁结构。

图3 创建梁截面形状接下来装配实体，再创建分析步，在创建分析步的时候，点击主菜单栏的Output，编辑Edit Field Output Request，在SF前面打钩，这样就可以在结果后处理中输出截面剪力和力矩，如图4所示。

基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析（梁单元和实体单元）对于简支梁，基于 ABAQUS2016，首先用梁单元分析了梁受力作用下的应力，变形，剪力和力矩；对同一模型，并用实体单元进行了相应的分析。

另外，还分析了梁结构受力和弯矩作用下的剪力及力矩分析。

对于CAE仿真分析具体细节操作并没有给出详细的操作，不过在后面上传了对应的cae，odb，inp文件。

不过要注意的是本文采用的是ABAQUS2016进行计算，低版本可能打不开，可以自己提交inp文件自己计算即可。

可以到小木虫搜索：“基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析”进行相应文件下载。

对于一简支梁，其结构简图如下所示，梁的一段受固支，一段受简支，在梁的两端受集中载荷，梁的大直径D=180mm，小直径d=150mm，a=200mm，b=300mm，l=1600mm，F=300000N。

现通过梁单元和实体单元分析简支梁的受力情况，变形情况，以及分析其剪力和弯矩等。

材料采用45#钢，弹性模量E=2.1e6MPa，泊松比v=0.28。

图1 简支梁结构简图1.梁单元分析ABAQUS2016中对应的文件为beam-shaft.cae ，beam-shaft.odb，beam-shaft.inp。

在建立梁part的时候，采用三维线性实体，按照图1所示尺寸建立，然后在台阶及支撑梁处进行分割，结果如图2所示。

图2 建立part并分割接下来为梁结构分配材料，创建材料，定义弹性模量和泊松比，创建梁截面形状，如图3，非别定义两个圆，圆的直接分别为180和150mm。

然后创建两个截面，截面选择梁截面，再选择图2中的所有梁，定义梁的方向矢量为（0，0，-1）（点击图3中的n2，n1，t那个图标即可创建梁的方向矢量），最后把创建好的梁赋给梁结构。

图3 创建梁截面形状接下来装配实体，再创建分析步，在创建分析步的时候，点击主菜单栏的Output，编辑Edit Field Output Request，在SF前面打钩，这样就可以在结果后处理中输出截面剪力和力矩，如图4所示。

ABAQUS计算指导0：应用梁单元计算简支梁的挠度对于梁的分析可以使用梁单元、壳单元或是固体单元。

Abaqus的梁单元需要设定线的方向，用选中所需要的线后，输入该线梁截面的主轴1方向单位矢量(x,y,z)，截面的主轴方向在截面Profile设定中有规定。

注意：因为ABAQUS软件没有UNDO功能，在建模过程中，应不时地将本题的CAE模型（阶段结果）保存，以免丢失已完成的工作。

简支梁，三点弯曲，工字钢构件，结构钢材质，E=210GPa，μ=0.28，ρ=7850kg/m3（在不计重力的静力学分析中可以不要）。

F=10kN，不计重力。

计算中点挠度，两端转角。

理论解：I=2.239×10-5m4，w中=2.769×10-3m，θ边=2.077×10-3。

文件与路径：顶部下拉菜单File, Save As ExpAbq00。

一部件1 创建部件：Module，Part，Create Part，命名为Prat-1；3D，可变形模型，线，图形大约范围10(程序默认长度单位为m)。

2 绘模型图：选用折线，从(0,0)→(2,0)→(4,0)绘出梁的轴线。

3 退出：Done。

二性质1 创建截面几何形状：Module，Property，Create Profile，命名为Profile-1，选I型截面，按图输入数据，l=0.1，h=0.2，b l=0.1，b2=0.1，t l=0.01，t2=0.01，t3=0.01，关闭。

2 定义梁方向：Module，Property，Assign Beam Orientation，选中两段线段，输入主轴1方向单位矢量(0,0,1)或(0,0,-1)，关闭。

3 定义截面力学性质：Module，Property，Create Section，命名为Section-1，梁，梁，截面几何形状选Profile-1，输入E=210e9（程序默认单位为N/m2，GPa=109 N/m2），G=82.03e9，ν=0.28，关闭。

矩形截面梁有限元分析对下面矩形截面简支梁进行线弹性分析，截面尺寸b ×h ：200×500mm ，跨度L=6m ，跨中受集中荷载F=10kN ，考虑体力，单位体积重量γ=7.85t/m ³，弹性模量E=206×103N/mm 2，泊松比ν=0.3，分别利用8节点6面体块单元和梁/杆单元进行计算分析，并对跨中截面进行解析计算结果和有限元结果作对比。

通过结构力学知识求解 集中荷载F=10kN 作用下两端支座反力为F/2=5kN ，取一半结构对支座求弯矩∑M=0，可求得跨中弯矩大小为FL/4=15kN ．m 。

自重作用下q=γ×b ×h=785kg/m=7.7 kN/m 。

两端支座反力为qL/2=23.1kN ，取一半结构对支座求弯矩∑M=0，可求得跨中弯矩大小为qL 2/8=34.65kN ．m 。

叠加得M max =49.62kN截面上的最大正应力zMyI σ=其中，对于矩形截面2h y =312bh I =得b(mm)h(mm)I(mm 4)M(kN.m)σmax (MPa)200500208333333349.62 5.9544200mm500mm3单位:建议采用国际单位制采用m、kg、N、s国际单位制时，重力加速度9.8m/s2，质量为kg，密度为7850 kg/m3，E=206×109Pa，泊松比ν=0.3，ABAQUS操作打开ABAQUS界面开始→所有程序→ABAQUS6.10-1→ABAQUS CAE，依次出现创建Part创建Part，重新命名liang23，选择三维（3D）可变形体（Deformable）实体（Solid）单元，建模方式选择拉伸（Extrusion），截面的大致尺寸（Approximate site）便于建模，默认即可。

continue继续点击，以坐标的格式创建模型。

依次在中输入（0,0）回车，（-3,0）回车，（-3，-0.5）回车，（0,-0.5）回车，（0,0）回车，点击下图中的或点击一次鼠标中键，继续点击下图中的或点击一次鼠标中键，（注：点击一次鼠标中键等价于）出现如下对话框Depth表示拉伸（Extrusion）距离，取值为0.1，继续，出现下图（此模型为1/4半梁，之所以不一次建好，是为了后续工作中跨中施加一个集中力）点击保存一下（注：ABAQUS不自动保存）文件名（File）取（liang23）继续回到Property（特性）二、进入Module（模块）列表中选择Property（特性）功能模块，出现如下点击，创建材料，出现Name随便命名比如默认的（Material-1），点击，选择下拉菜单Density（密度）取为7850，（注：统一成国际单位7.85t/m3=7850 kg/m3）继续点击（力学特性）选择下拉菜单Elasticity（弹性）→Elastic（弹性）出现在（杨氏模量，即弹性模量）写入206e9，（注：E=206×103N/mm2=206×109Pa），在（泊松比）写入0.3，（注：ν=0.3，）继续创建截面属性，点击，出现（可重命名，也可默认）继续出现继续。

abaqus经典例题集下面是一些abaqus的经典例题，以帮助大家更好地理解和掌握这款强大的有限元分析软件。

1.线性弹性问题例题1：在一个长方形平板上施加均匀分布的载荷，求解板的应力和应变。

解题步骤：-创建模型，定义几何参数和材料属性；-划分网格；-应用边界条件；-施加载荷；-求解；- 后处理，查看结果。

2.非线性问题例题2：一个简支梁在受力过程中，梁的横截面半径发生变化。

求解梁的挠度和应力。

解题步骤：-创建模型，定义几何参数、材料属性和边界条件；-划分网格；-应用材料的本构关系；-施加载荷；-求解；- 后处理，查看结果。

3.热力学问题例题3：一个平板在均匀温度差的作用下，求解热应力和温度分布。

解题步骤：-创建模型，定义几何参数、材料属性、边界条件和温度差；-划分网格；-应用热力学本构关系；-施加温度边界条件；-求解；- 后处理，查看结果。

4.耦合问题例题4：一个悬臂梁在受到弯曲应力和剪切应力的同时，还受到温度的变化。

求解梁的应力和温度分布。

解题步骤：-创建模型，定义几何参数、材料属性、边界条件、载荷和温度变化；-划分网格；-应用耦合场本构关系；-施加边界条件、载荷和温度边界条件；-求解；- 后处理，查看结果。

5.接触问题例题5：两个物体相互挤压，求解接触面上的应力和接触力。

解题步骤：-创建模型，定义几何参数、材料属性、边界条件和接触属性；-划分网格；-应用接触算法；-施加边界条件和接触力；-求解；- 后处理，查看结果。

通过以上五个经典例题的讲解，相信大家对abaqus的应用有了更深入的了解。

在实际应用中，我们应根据具体问题选择合适的分析类型，并灵活运用所学知识。

希望大家能在实践中不断提高，成为优秀的有限元分析工程师。

钢筋混凝土梁尺寸下图1所示，该梁为对称结构，两端简支，承受对称的位移荷载,两位移荷载间距为1000mm，方向向下，大小为10mm。

简支梁上部配有两根直径为10mm的架立钢筋，下部配有两根直径为18mm的受力纵筋，直径为10mm的箍筋满布整个简支梁。

混凝土的材料参数如下：C45,f ck=26。

9MPa,E c=3。

35×104MPa;C55，f ck=35。

5MPa，E c=3。

55×104MPa；架立钢筋和箍筋的材料参数如下：f yk=235MPa，f uk=315MPa，E s=200GPa; 纵筋的材料参数如下:f yk=275MPa，f uk=345MPa，E s=200GPa图1采用ABAQUS软件对上图1中的钢筋混凝土梁进行非线性分析,要求采用abaqus standard求解器要求出具分析报告，报告包含以下几个章节：模型说明（3分）、单元类型及尺寸（2分）、材料模型（3分）、相互作用关系说明（2分）、边界条件（2分）等有限元分析要素.结果包括:1、应力云图,针对钢筋等提供Mises第一主应力.（7分）2、应变云图，混凝土提供LE应变。

(7分）3、荷载—跨中挠度曲线。

（7分）4、跨中主筋荷载—应变曲线。

（7分）注：各尺寸大小如下表1所示提示：集中位移荷载可模拟加载装置（例如加载板宽100mm）以解决分析收敛问题，加载板宽度需在报告中进行说明。

报告提交日期：2017年11月13日.表1 学生学号与分析参数对应表钢筋混凝土梁abaqus分析报告学院：姓名：学号：指导老师：年月日钢筋混凝土的分析参数分析参数如下：b=200mm，h=300mm,L=3200mm,箍筋间距为100mm，混凝土采用C45标号.第一章数值模型模型说明混凝土梁尺寸为200mm＊300mm*3200mm，模型如图所示：箍筋尺寸为140mm＊240mm,断面面积为78。

5398mm2，采用三维线模型，如图所示：架立钢筋尺寸为3140mm,断面面积为78。

ABAQUS简支梁分析梁单元是一种一维元素，用于模拟梁结构的性能。

这些单元只在一维方向上有自由度，并且可以模拟杆、梁、桁架等结构的变形和应力响应。

梁单元的计算速度相对较快，且具有较高的精度，适用于较长且较细的结构中，如钢筋混凝土构件、悬索桥、高层建筑等。

实体单元是一种三维元素，用于对立方体、球体、柱体等实体结构的性能进行分析。

实体单元具有六个自由度，分别为三个平移自由度和三个旋转自由度，能够充分模拟结构的各向异性、非线性和复杂几何形状等特性。

实体单元可以用来分析基础、墙体、桥梁、汽车车身等各种结构的力学响应和变形特性。

在ABAQUS中，梁单元和实体单元的使用方式类似，首先需要定义节点坐标和单元拓扑关系，并指定材料属性、边界条件和加载方式等。

然后，可以进行求解并获取结构的应力、应变、位移和变形等结果。

以下内容将详细介绍如何使用ABAQUS进行简支梁的分析。

1. 创建模型：首先，在ABAQUS的Preprocessing环境中创建模型。

选择适当的单位系统，并定义节点坐标和单元拓扑关系。

在创建节点时，需要注意节点编号和坐标的设置，以确保准确的节点连接关系。

2. 定义材料属性：根据实际材料的力学性质，在Material Manager中定义材料的弹性模量和泊松比等参数。

如果需要考虑材料的非线性行为，可以添加相应的本构模型。

3. 指定边界条件：根据简支梁的边界条件，使用Boundary Conditions Manager指定约束条件。

通常，简支梁的两个端点应变为零，即不存在位移和转角。

在指定边界条件时，需要选择适当的边界条件类型并将其应用到相关节点上。

4. 定义加载方式：根据实际加载情况，在Load Manager中定义加载方式。

对于简支梁，可以施加集中载荷、均布载荷、自重载荷等。

在定义载荷的时候，需要指定作用方向、大小和加载位置等。

5. 设置求解选项：在Step Manager中设置求解选项，包括求解器类型、收敛准则和迭代次数等。