ANSYS悬臂深梁弯曲分析

1、1 2017 ANSYS, Inc.March 8, 2022算例来源：算例制作：算例校核：关 键 词：剪切梁单元 线体生成梁2 2017 ANSYS, Inc.March 8, 2022目 录3 2017 ANSYS, Inc.March 8, 2022在一般的梁单元弯曲变形的计算中，由于梁高度远小于跨度，弯曲变形为主要变形，剪切变形为次要变形，因而可以忽略不计，但是，对于高跨比不是很小的梁来说，这样的计算结果就不是很准确，对于这种情况要采用Timoshenko梁单元进行计算，本算例就进行Timoshenko梁的计算，讲解如何利用Workbench进行Timoshenko梁的计算。摘要4 2

2、017 ANSYS, Inc.March 8, 2022该结构形式是一个水平梁，一端固支，一端施加荷载，然后进行Timoshenko梁分析。问题描述5 2017 ANSYS, Inc.March 8, 2022采用ANSYS的静力分析模块进行Timoshenko梁的的强度分析，主要是建立线体梁模型，施加边界条件和荷载，并将梁单元转换为Timoshenko梁进行分析，梁的一端采用固支，梁的另一端施加竖直荷载，大小为100N。问题分析6 2017 ANSYS, Inc.March 8, 2022目 录7 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20221、建立分析系统建立静力结构分析系统

3、，将分析项目重命名为【 Static Structural】，如下图所示。前处理8 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、几何模型 在本算例将在DesignModeler演示如何生成线体梁。在Workbench主界面中，右键单击A3单元格【Geometry】-【New DesignModeler Geometry】进入DesignModeler主界面如图所示。前处理9 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、几何模型 在主界面左上角上选择【Units】-【Millimeter】，将单位改为mm。单击右下角的Z坐标轴，将显示XY平面。前处理10 20

4、17 ANSYS, Inc.March 8, 20222、几何模型 在【Sketching Toolboxes】中选择【Sketching】-【Line】，此时光标会变成一只笔的形状，以坐标原点为起点，沿X轴画一条直线。前处理11 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、几何模型 在左侧【Sketching Toolboxes】中选择【Sketching】-【Dimensions】-【General】，光标选择刚才画好的线。这是会在线上生成H1，如图所示。前处理12 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、几何模型 在左侧【Details View】

5、中可以定义线的长度，更改H1的数值，将长度改为1000mm，如图所示。前处理13 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、几何模型此时，线已经生成，还需要将线生成体，并且附截面，选择菜单栏中的【Concept】-【Line From Sketches】，在左侧树形窗口中选择【Sketch1】，并在【Details View】中的【Base Objects】中单击【Apply】，点击工具栏中的【Generate】。如果操作正确，会在左侧树形窗口中出现【1Part，1Body】。前处理14 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、几何模型前处理15 20

6、17 ANSYS, Inc.March 8, 20222、几何模型 在菜单栏中选择【Concept】-【Cross Section】，在此选项中会出现各种截面形状，可以根据需要自由选择，本算例选择【Rectangular】，单击【Rectangular】，在作图区中出现正方形，如图所示。前处理16 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、几何模型 在左侧细节中可以更改正方向的边长，本算例为100mm100mm，如图所示。前处理17 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、几何模型 点击工具栏【Generate】生成截面，此时如果操作无误，会在左侧树形

7、窗口中出现【1Cross Section】。前处理18 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、几何模型 单击左侧树形窗口中的【Line Body】在细节窗口中【Cross Section】选择生成的【Rec1】，单击工具栏中的【Generate】，将界面附在生成的线体上，建模完毕。点击菜单栏中的【View】，在【Cross Section Solids】前打钩，可以看到生成的线体如图所示。前处理19 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、几何模型前处理20 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20223、材料属性本文主要讲解Timo

8、shenko梁单元的分析，材料属性按实际工程要求进行，本文采用默认材料。前处理21 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20224、网格划分 网格划分采用扫掠方式，并插入尺寸控制，用于控制所有网格大小为3mm，网格划分结果如下图。前处理22 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20225、边界条件和荷载 在左侧树形窗口中选择【Model(A4)】-【Static Structural(A5)】单击右键选择【Insert】-【Fixed Support】，选中下图所示的梁的一端，点击【Apply】，在左侧树形窗口中选择【Static Structural(A5)】单击

9、右键选择【Insert】-【Force】，选择梁的另一端，点击【Apply】，分别输入X，Y，Z方向荷载分别为0，-100,0，结果如下图所示。前处理23 2017 ANSYS, Inc.March 8, 2022目 录24 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20221、分析步设置由于是本算例是静力分析，所以采用默认的分析步就可以了。求解设置25 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、梁单元的更改 由于Workbench没有显性的单元选择，所以在对Timoshenko梁单元进行计算的时候要进行commands梁单元的更改，Workbench默认的梁单元为

10、Mesh200单元，Timoshenko梁单元为beam188单元。 在左侧树形窗口中选择【Model】-【Geometry】-【Line Body】-【Insert】-【Commands】，在左侧作图区出现Commands对话框，如图所示。 求解设置26 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、梁单元的更改 在Commands命令窗口中输入et，1，beam188文本，如图所示。 求解设置27 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、梁单元的更改 现在可以返回Workbench主界面，在左侧Toolbox中选择【Finite Element Mod

11、eler】拖曳到静力模块中的【Setup】，如图所示。鼠标右键单击B模块【Model】，选择【Update】，如图所示。 求解设置28 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、梁单元的更改 双击B模块【Model】进入ANSYS FE Modeler界面，如图所示。 求解设置29 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20222、梁单元的更改 在TABLE3中可以查看梁单元属性为Beam188，如图所示。 求解设置30 2017 ANSYS, Inc.March 8, 20223、求解 选择【Model (A4)】-【Static Structural (A5)】单击右键选择【Solve(F5) 】进行计算。求解设置31 2017 ANSYS, Inc.March 8, 2022目 录32 2017 ANSYS, Inc.March 8, 2022（1） 查看变形结果 使用【Static Structur