Ansys Workbench梁单元分析实例——直杆拉伸的轴向变形
Ansys Workbench结构静力分析默认的梁单元为具有两个节点的3D梁单元Beam188,每个节点有6个自由度。Beam188月于分析细长或中等粗细的梁结构,该单元基于Timoshenko梁理论,包含剪切变形的影响,适用于线性分析及大转动、大应变非线性分析。大变形分析中单元包含应力刚化,也支持弹性、塑性、蠕变及其他非线性材料。
1、前处理
启动Ansys Workbench并添加静力分析工程Static Structural。双击Engineering Data,添加材料属性Linear Elastic - Isotropic Elasticity,设置弹性模量为2e5MPa,泊松比为0.3。
点击New Sketch命令,进入草图,做一条长度400mm的直线,如下图所示。
点击菜单Concept - Lines from Sketches命令选择上步中的草图,点击Apply,将草图转换为线体,如下图所示。
点击菜单Concept - Cross Section - Rectangular命令,设置梁截面的形状为10mm*10mm的矩形,如下图所示。
在导航栏中选择选择线体,在其Cross Section属性中将上步创建的截面赋给线体,如下图所示。在菜单View下勾选Cross Section Solids,可以在线体中显示梁的模型,如下图所示。
点击Line Body,在下部的属性中将前面创建的材料赋给Line Body。点击Mesh - Generate Mesh按默认值生成网格,如下图所示。
点击Support - Fixed Support将梁的一端固定,点击Loads - Force在梁的另一端施加轴向的拉力10000N。
2、求解并查看分析结果
点击Deformation - Directional添加变形求解结果,并在下部的Orientation中选择X-Axis,如下图所示。右击Solution节点,点击Solve进行求解,求解结果如下图所示,梁沿轴向的最大变形为0.2mm。
在Solution节点上右击,选择Insert - Beam Tool - Beam Tool,如下图所示插入Beam Tool节点。
在Beam Tool节点上右击选择Evaluate All Results,计算梁的节点应力。展开Beam Tool节点可在下部查看梁的轴向应力。
再次在Solution节点上右击,选择Insert - Probe - Force Reaction,插入节点的约束反力。选择Force Reaction节点在下部的属性中将Location Method设置为Boundary Condition,并在Boundary Condition中选择Fixed Support。在Force Reaction节点上右击,选择Evaluate All Results计算梁的支反应力。计算完成后点击Force Reaction节点可以在下部的属性中查看梁的支反应力,如下图所示。