abaqus有限元建模小例子

问题一问题一 工字梁弯曲工字梁弯曲 1 1 问题描述问题描述 在 中 弯曲实验測定了工字梁弯曲应变大小及其分布 以 验证弯曲正应力公式 在这里 採用 ABAQUS CAE 建立试验件的有限元模型 ABAQUS Standard 模块进行分析求解 得到应力 应变分布 对比其与理论公 式计算值及实验測量值的差別 弯曲实验的相关数据 材料 铝合金 E 70GPa 泊松比 0 3 实验装置结构简图如图所示 结构尺寸测量值 H 50 0 5mm h 46 0 5mm B 40 0 5mm b 2 0 02mm a 300 1mm F1 30N Fmax 300N NF100 1 2 ABAQUS 有限元建模及分析有限元建模及分析 一 对象 工字型截面铝合金梁 梁的结构简图如图 1 所示 結构尺寸 载荷 約束根据 1 1 设定 L 取 1600mm 两 端各伸出 100mm 二 用 ABAQUS CAE 建立实验件的有限元模型 效果图如下 边界条件简化 左侧固定铰支座简化为下表面左参考点处的约束 U1 U2 U3 0 右侧活动铰支座简化为下表面右参考点处的约束 U1 U2 UR3 0 几何模型 有限元模型 三 ABAQUS 有限元分析結果 应力云图 Z 方向正应力分量 施加载荷前 F 300N 应变 Z 方向分量 中间竖直平面的厚度方向应变分布图 F 100N F 200N F 300N 由上图可以看出应变沿着厚度方向呈线性比例趋势变化 与实验测得的应变值 变化趋势相同 中性轴处应变均接近零值 应变与距离中性轴位移基本为正比 关系 1 3 分析结果分析结果 中间竖直截面上下边缘轴向应力数值对比 10 6 MPa 距中性轴距 ABAQUS 模拟实验测量值平均理论值 1 2H 96 182 70000 97 70000 6 9165 70000 98 807 1 2H95 789 7000092 700006 9165 问题二 机身中段结构内力 变形分布的有限元分析模型问题二 机身中段结构内力 变形分布的有限元分析模型 2 1 问题描述 对单块式机身中段结构进行有限元建模分析 载荷 气密载荷 结构重力 装载作用力 假设机身中段为圆柱框型结构 具体尺寸可以假设获得 现对结构的主要构 件 如蒙皮 长桁 隔框 地板等 用有限元进行模拟 分析结构内力分布及 变形基本情况 2 2 机身结构组成形式及受力承力分析 桁梁式机身 中段机身结构主要由长桁 蒙皮 隔框 地板组成 长桁穿 过隔框直通结构段 长桁承受机身整体弯曲的轴力 蒙皮主要承受剪力及扭矩 还有小部分的轴力 隔框主要起约束及限制位移及变形的作用 机翼升力通过 与加强框相连的结构连接件传递至机身 加强框还要承受各部件传来的集中载 荷 机身中段为近似圆柱体 主要承受气密载荷 结构重力 装载作用力的作 用 2 3 机身结构几何模型及尺寸比例假设 长 20 米 半径 4 米 按 10 1 建模 2 4 机身结构的有限元模型 将机身结构中段离散化为有限元分析模型 要求如实反映结构的几何形状 构造形式 材料特性 传力路线 承载方式和边界约束条件等基本要素 机身中段结构基本可以近似为圆柱框体 侧面开圆形舷窗 气密载荷作用下的蒙皮受剪力及弯曲应力 结构长桁及梁受拉伸及弯曲作 用力 这里将蒙皮 隔框及腹板 地板简化为壳单元 将长桁 框缘简化为空 间梁单元 1 几何模型 2 载荷及边界条件 气密载荷 内侧 0 101 外侧 0 091 简化为施加在蒙皮壳单元上的分布压强 结构重力 2 5 10 5 施加在整个中段结构上的体作用力 装载作用力 0 05MPa 施加在地板上表面的均布载荷 边界条件 这里忽略机身中段受前后机身结构的作用 由于在飞行状态 机身中段受由机 翼传来的气动升力作用 与结构重力及装载重力平衡 气密载荷为自平衡载荷