悬臂梁有限元ABAQUS线性静力学分析实例.doc

悬臂梁有限元ABAQUS线性静力学分析实例 本文档旨在指导用户使用ABAQUS软件进行悬臂梁的有限元线性静力学分析。该分析类型属于简单且常见的有限元分析类型， 不涉及任何非线性（材料非线性、几何非线性、接触等），也不考虑惯性及时间相关的材料属性。 在ABAQUS中，该类问题通常采用静态通用（Static，General）分析步或静态线性摄动（Static，Linear perturbation）分析步进行分析。线性静力学问题很容易求解，往往用户更关系的是计算效率和求解效率，希望在获得较高精度的前提下尽量缩短计算时间，特别是大型模型。这主要取决于网格的划分，包括种子的设置、网格控制和单元类型的选取。 在一般的分析中，应尽量选用精度和效率都较高的二次四边形/六面体单元，在主要的分析部位设置较密的种子；若主要分析部位的网格没有大的扭曲，使用非协调单元（如 CPS4I、C3D8I）的性价比很高。对于复杂模型，可以采用分割模型的方法划分二次四边形/六面体单元；有时分割过程过于繁琐，用户可以采用精度较高的二次三角形/四面体单元进行网格划分。 在本实例中，我们将使用ABAQUS对悬臂梁进行线性静力学分析。悬臂梁左端受固定约束，右端自由，结构尺寸如图 1-1 所示，求梁受载后的 Mises 应力、位移分布。材料性质：弹性模量，泊松比均布载荷：F=103N。 我们需要启动ABAQUS，可以通过两种方法：（1）在 Windows 操作系统中单击“开始”--“程序”--ABAQUS 6.10 --ABAQUS/CAE；（2）在操作系统的 DOS 窗口中输入命令：abaqus cae。启动 ABAQUS/CAE 后，在出现的 Start Section（开始任务）对话框中选择Create Model Database。 然后，我们需要创建悬臂梁的几何模型。在 ABAQUS/CAE 顶部的环境栏中，可以看到模块列表：Module：Part，这表示当前处在 Part（部件）模块，在这个模块中可以定义模型各部分的几何形体。可以参照下面步骤创建悬臂梁的几何模型： （1）创建部件。对于如图 1-1 所示的悬臂梁模型，可以先画出梁结构的二维截面（矩形），再通过拉伸得到。 （2）绘制矩形。ABAQUS/CAE 自动进入绘图环境，左侧的工具区显示出绘图工具按钮，视图区内显示栅格，视图区正中两条相互垂直的点划线即当前二维区域的 X 轴和 Y 轴。二者相交于坐标原点。选择绘图工具箱中的工具，窗口提示区显示 Pick a starting corner for the rectangle--or enter X,Y（选择矩形的一个角点，或输入 X,Y 的坐标）。 （3）由于前面操作中，已经选择了 Extrusion 类型，在上一步退出后，ABAQUS 即弹出“编辑基本拉伸”对话框。在该窗口中，输入拉伸尺寸 30，然后单击 OK 按钮，视图区就出现了悬臂梁的结构图。 通过上述步骤，我们便可以使用ABAQUS对悬臂梁进行有限元线性静力学分析，获得梁受载后的 Mises 应力、位移分布。这对结构设计和优化具有重要的参考价值。