1. 问题描述
上图所示为一个悬臂梁,在力P的作用下,求该梁A点的挠度。
其中长度L = 2000mm,高度H = 100mm,宽度B = 50mm,作用力P = 1000N,弹性模量E = 2 * 1011Pa(钢材),泊松比为0.3。
重点掌握基本流程,梁截面的建立过程。
2. 创建Job文件
打开APDL Product Launcher。
打开后的界面如下。
点击Working Directory右边的Browse…,选择一个Job要存放的目录。点击确定。
因为这个题目求解的是悬臂梁问题,因此Job Name写为beam。
最后点击Run。
3. 前处理
3.1 单元类型选择
按照下图,依次点击,进行单元类型的选择。
点击Add…。
选择Beam,2 node 188。
这样就做好单元类型的选择了。
3.2 设置材料参数
按照下图,依次点击,进行材料参数的设置。
按照下图,依次点击,选择材料类型为:线性、弹性、各向同性。
然后进入材料的弹性模量以及泊松比的设置窗口。
题目中给的参数是:弹性模量E = 2 * 1011Pa(钢材),泊松比为0.3。
这里我们按照国际单位制来进行填写。填写完成后,点击OK。
这样就设置好材料参数了。
3.2.1 对于ANSYS中单位制的说明
ANSYS中不存在单位制。所有的单位是自己统一的。一般先确定几个物理量的单位,然后导出其它的物理量的单位。
所以,如果你要让ANSYS的单位为国际单位制,你在输入物理量之前,先将所有的物理量转换为国际单位制,如:
原先你的图纸上均为毫米,比如一个矩形截面尺寸是400mm * 500mm。那么,你在建模之前先转化为0.4m*0.5m。然后输入的长度为0.4和0.5。ANSYS只知道你输入的是0.4和0.5,它不知道你的单位是什么。
你要自己清楚地记得你所选取的单位制是什么,这样最后计算出结果时,你才知道,计算结果的单位是什么单位。
下图为常用的单位制。
3.3 建立模型
按下图依次点击。
先建立悬臂梁的左右两个点。
由题可知,悬臂梁长度L = 2000mm。因此其左右两个坐标为(0,0,0)和(2,0,0)。
输入第一个点的序号及其坐标。输入后点击Apply。
输入第二个点的序号及其坐标。输入后点击OK。
然后开始绘制直线。
在弹出的框内选择pick,意为通过拾取点来绘制线。
在图中先点击点1,再点击点2,最后再点击上图中对话框内的OK。这样就绘制出了直线。
3.4 设置截面属性
按下图依次点击。
由题可知。此悬臂梁的高度H = 100mm,宽度B = 50mm。因此设置参数如下图所示。
设置完后点击OK。完成截面属性的设置。
3.5 网格控制及划分
按下图依次点击。
在弹出的设置框中,打开下拉框,设置为Lines,然后点击Set。
点击完Set后,在弹出的设置框中选中Pick,然后点击一下刚刚绘制的那条线,然后点击设置框中的OK。
再点击OK。
这时,刚才的MeshTool设置框可能会消失,但请不要再次点击MeshTool,请点击Raise Hidden按钮,如下图。这样,刚才消失的MeshTool设置框就会再次出现,然后可以接着进行其他设置。
然后接着在MeshTool设置框内进行设置。点击Size Controls中的Lines旁边的Set。
点击完Set后,在弹出的设置框中选中Pick,然后点击一下刚刚绘制的那条线,然后点击设置框中的OK。
设置网格分段为10,然后点击OK。
这时线段已经被划分为10段。
最后点击MeshTool中的Mesh。
点击完Mesh后,在弹出的设置框中选中Pick,然后点击一下刚刚绘制的那条线,然后点击设置框中的OK。
这时发现并没有什么改变。因为软件默认隐藏了element。
点击PlotCtrls -> Style -> Size and Shape。
把这个Display of element右边的框打上勾。再点OK。
这时就显示出了分割好的element。
3.6 施加约束和载荷
按下图点击。施加约束。
拾取梁的左端点,点击OK。
设置约束其全部*度,点击OK。
约束添加完成。
按下图点击,添加载荷。
拾取梁的右端点,点击OK。
由题可知,作用力P = 1000N,并且方向向下。因此载荷方向设置为FY,大小设置为-1000。因为FY的方向默认向上,因此需要通过设置力的大小为负数来使其方向向下。设置完后点击OK。
最终,约束和载荷都设置完成后,悬臂梁如下图所示。
4. 求解
按下图所示点击。进行求解。
点击OK。开始求解。
求解完成。点击Close。
5. 后处理
5.1 查看梁的位移变化
按下图所示点击,进行梁的位移变化的云图的绘制。
在弹出的设置框中,按下图所示进行选择,选择后点击OK。
这样,梁的位移变化图就绘制出来了。
5.2 查看梁的应力分布
按下图所示点击,进行梁的应力分布的云图的绘制。
在弹出的设置框中,按下图所示进行选择,选择后点击OK。
这样,梁的应力分布图就绘制出来了。