ABAQUS简支梁分析

1、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

2、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。lbb _aaCF*FAB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

3、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, n 1，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。4吉+ /ai3-A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

4、矩，如图 4所示。在Load加载中，在固支处剪力边界 条件，约束x，y，z，及绕x和y轴的转动，如图5所示，同理，在固支另一处 约束y，z，及绕x和y轴的转动。在梁的两端添加集中力，集中力的大小为 300000N。最后对实体部件进行分网，采用 B32梁单元，网格尺寸为10。完成以上工作后，创建作业并提交分析。（由于操作比较简单，故没有详细列下所有操作步骤。）Output Other Tools Pl li 寸 12 Help 气？= Edit Tield OwtpuLName:Step:PrateduiCiF-Ouiput 1Step-lSttiu. GeneralDnrn aintWhola

5、 rnad+lT 匚 E打 or onlymFrecuericypEvery n increirwant?T rr 1Tiiflirg：Output exact timesnCutput V 口TnbT” ect from list be lewP-eseleced defaults All Edit vsriebl?CD1 $P,CF.C5TRESSU PE,PEEQ,PEP/AG.RF.RM.S.SFU. For5yRMCtiori5IRF Reai-rrion forces and nncrneql:?) Rr Rearrion fcirre?/ RMa Rparrion mraivrr

6、sZ CFb ConcffFifrated forces 占rd rrwmenT?“ SF. Secton forces andl rnomeoKI TFa Total forcei and moments|T VF. Viscous forces and nronnents dug to static labiRzdlion 厂 ESF1b EffettiMt dxidl fw让 for bedru 川盟I p；p*! piehl辰厂曲广 2厂1亠1陥十尸百a 亦 EiHnd氐Jiirt百Note： Sene error iindcator402 - -+g.ZiSie+Ol - +7.b4

7、bD+(Jl - - -+4.S27e+01*0盅锻QI-+1-50 e+01L乜囚2DB： Job-.Vd n-iOift.Ub鼻-却山应饰加議川3DEXPEREN-：E P.H；Fri v D3 17:25 07 7?FT?7 201&Step: Sfep-LIncrement Is Ottpirrie 1 XIIJ图6等效应力3, wisesRel radius = 1.0000)Anole = -9t .OODQ (Avg 75)r H.STZe-DZ r +1 l526 C24-14856+02*1.441e-02+旳7rf？41 迥 lCl24-1.310E + 02y.pEEK?

8、l-l.2 23b-!-02K1.179S - 02I- triage - 02 k +l.C9Zc-OZ 11-十1.04加亠型sup; StepiHere men:1: 士 ep I me =pflgam 占： & Mi；七*ODB: JftbbMm-shaftznJb Absqu时Standard 3DEXPEFIFNCE Rm6c Fri Dc 02 17 25r07l.UUQkWETk图7中间段等效应力图UMagnitude+Ij639e+OD +1.502*00 + l_36efl0 + l-22?ie-tO4g. 561e-Oi+ 0.1950 01 + 6bQ29cO1 + 5

9、.464e-01 于 4 .D9Oc-OL +E.732b0L 十1 366e-Ol +D.DDOt!tlO图8等效位移图呛r -20-Q.UnnrsuB.i4 EIw Ibhme mp|啊：ft时吟理J 7 kim诩J图9剪力SF2沿路径情况图11等效位移U沿路径情况2实体单元分析ABAQUS2016 中对应的文件为 beam-solid.cae , beam-solid.odb , beam- solid.inp。按照图1建立相应的实体单元，然后在支撑处切割实体，再建立材料属性， 装配，设置步，在创建分析步的时候，点击主菜单栏的Output，编辑Edit FieldOutput Reque

10、st在SF前面打钩，同梁设置操作一样。图12实体单元结构图13给出了力载荷及边界条件加载情况，在梁左右两端加载力载荷，可以选择对应的面，然后加载界面切应力（F/S=300000/（3.1414*75A2=16.9765MPaS为圆的面积），也可以在加载面的中心建立参考点，然后把加载面与参考点 相耦合，然后直接在参考点加载 300000N的力即可。在支撑处选择对应的面,然后加载对应的边界条件约束即可。最后完成相应的分网并提交分析。图13载荷及边界条件Z * View Cut2016+a.C2；,-0LS, Mitts(Avg. 75% I1 I十1忑申恥*1畫 g- +1.7l3E-mZ +1.

11、4Zi2fc：4Q +1.D92EHI-D2 泮左詔xQj H十丁- + +g.a)&e-in. +7霑gp； S*.*prlnr： ren-itit 1 Step Tm* - iQEPl tij-7 /ir Uj -atl lUJi?Dfnr 1 W r; cfnrm nm E 站低 Fflnrnr +1 5.1 n u 2TF J-JQ Q V A +3 9匚e-Ol 2.721e-rt4-fi a7s-0OCB: Job-be sm-id d.odb Abaqus/SUnis d 33EMEF.lk _E -L20H6x Tun 乳 M 15:D -覚 角芦？； 2016R*f *1*.

12、Ch-Lete_-OptHsmDismiss图16输出剪力弯矩操作w f Eoit_SyDdeir,.-| pFinm.DismosFVIU1646 5图17输出剪力弯矩操作1 Qpuicws luck Pkig-int 出怙 V图18剪力数据数据输出图14给出了等效应力图，其数值结果与梁给出的结果一致，与理论计算也一致，但是图15给出的等效位移图与梁单元计算的等效位移图不同，因此在具体问题分析的时候，我们应该判断具体使用什么单元进行分析。图16到图18给出了如何把沿轴向方向各个截面的剪力和弯矩输出到一个txt文件的操作。在图16中打开主菜单Tools中的View Cut Manager，然后

13、在轴线平面前面打钩, 结果如16所示，然后单击图16中的Options,再单击Slicing进入到图17,设 置实体切割的数目，然后单击 OK即可。再在主菜单中单击 Report的Free Body Cut，然后按照图18中设置，然后单击0K，这样就可以在ABAQUS的当前文 件夹找到moment.txt文件，里面记录了各个截面的力矩和弯矩，把里面的数据 复制到excel中就可以绘制出弯矩和剪力图。3.梁同时受集中力和弯矩分析ABAQUS2016 中对应的文件为 beam-force-moment.cae， beam-force- moment.odb， beam-force-moment.i

14、np。对于该分析，还给出用 Workbench 给 出的对应分析，其文件为 beam-force-moment.wbpj ，Workbench 版本为15.0。图19为梁在中间受集中载荷和弯矩的结构简图，梁的长度 l=1000mm，梁 的直径 d=100mm，Me=9e7N - mm，F=300000N, E=210000MPa, v=0.28。现采 用梁单元进行剪力和弯矩等相关分析。P MeOFT图19梁受力和弯矩结构简图其建模等分析过程与前面第一个实例的梁单元分析一样，在梁的中点部分 进行切割。为了对比分析只有集中力，弯矩以及集中力和弯矩同时作用在梁上 的几种情形，如图20，对应Load处

15、右键单击，然后选择Suppress可以抑制 载荷作用，选择Resume可以激活抑制的载荷。通过载荷抑制或者激活的设置, 然后提交分析，就可以得到对应载荷情况下的结果。冲 Loads (41li1庄Loj由LcEdit-1+LoCopy.BCRurii9E0审ECCelete-.DdBCSuppressfrResurrne曲As RootOfExpand All Urder&kCdlapw Alli Under图20载荷加载情况(1) 梁中部只受集中力情形F面四个图给出了只受集中力载荷作用下的等效应力，等效位移，剪力和弯矩图，剪力和弯矩图与材料力学分析一致9 MisesRel. radium =

16、 1 .OOOOj Angle = -9Q.OOOO (Avg: 75%)H+9.454e4-01+S,674+01 +7,a$e+01 +.1146+01+ 6.33 4 e 4- 01 +5,55 5e+01 L +4.775C+01 船 +3,5e+01+312154-01 T +2.435e+01 | +1.65 +01. +；3 754e*00!一L +9,5450-01Thu 匚:e匚 03OCB： beam-inciTierit.odtj ftbaqu/Stanciand 3DEXPERIEMCE ROl&xStep: Step-1Increment 1! Step Time 已

17、 1.000Primary 过苛:5 MisesDeformed Var： U Deformticrn Seale Factor: +Z.429e+02图21等效应力图+4,116e-01 + 3.773S-01 + ,-i3QeOl + 3,0876-01 + 2,7446-01 十 2,401e-Dl + 2,0506-01 + 1.715e-01 + 1,3726-01 + 1,0298-01 + 6.8&Ge-02_b +3.430e-02 I_L +0.0006+00ODB: beam-rnornent.odb fibaqus/Standand 3DEXPER.1ENCE R?016

18、x Thu De亡7 Step： Step 1 fncreivierrt 11 Step Time =1.000Primary Vbc U闸白gnitude图22等效位移图0.100.200.GOD.eoo.LOGO.xl E60.15True dictan along pathSFj sfz (Ayj; zgife) True Dist，long Path-i wA I iters Fioris图23轴线方向剪力图图24轴线方向弯矩图(2) 梁中部只受弯矩作用下面四个图给出了在梁的中部只加载弯矩作用下的等效应力，等效位移，力矩和弯矩图。从剪力和弯矩图可以知道，整个梁受到90000N( Me*

19、|=9e7N mm *1000mm=90000N)的剪力作用，这与材料力学分析不一致，这应该引 起关注。在材料力学分析中，只受到弯矩作用时，应该没有剪力作用，不过按照这思路也可以做出有弯矩作用下的剪力和弯矩图。在弯矩图中可以知道，弯矩中部处出现了突变，有均匀剪力作用处，其弯矩呈现线性变化 MictfR d p过i - l.COOOu Anole 三-SO .CO03H+* S.j726 t OL i5.2CclOL+4却皿 438口1 日 4Q 二+2.357& + 01 + l.yzMft + UL4lrlP + ni +.=izie + UO +5.=?h + 00 +5.730 DJ.O

20、DD: bsefn-fricimciit .c d b Abaqm/llaiidard 3D EXPERIENCE RBDIAk舊仙:Step-1ere merit丄！ -r*p Tin* =1 uD J图25等效应力图Lb Moaftrtudc+.0 1.L&-Q2 半？口2十 f .2a?Boz 十左.317-02+ I.023e-OZ tl50e-0E +1.094e-02 17启伽0： 十 3.646 f0 3+ C .000&403iWi： tsp-J?Hiysmart ! Stap Tima 1Q00 rnrriQ-rf Vor U Nr:iniu Jo丿 h_. . II - :一:_s_L 一2ieam-rricmfir oda乙匕占q/sfgd白-d jQtXs-hklshu lUdn-图26等效位移图X1.E31OGF00：1000,Trine distance slongi po:nSr, SFZ （Ag； 75%）: True Drst. along *Path-l wA Lritersectjong图27轴线方向剪力图xl E9jQDB beam-mGmerjt.odtjAbaqus/Standard 3DEXPERIENCE R201