CAE悬臂梁静力分析实验报告.pdf

《CAE悬臂梁静力分析实验报告》 悬臂梁静力分析是工程领域中常见的一种力学实验，主要用于研究梁在静载荷作用下的变形和应力分布。本实验报告详细记录了使用CAE（Computational Analysis Environment）软件对一特定悬臂梁进行静力分析的过程，包括几何模型建立、有限元网格划分、边界条件设定、载荷施加以及结果分析。 一、实验背景与问题描述 实验对象为一矩形截面的悬臂梁，其尺寸为h = 5mm，b = 2.5mm，长度l = 150mm。弹性模量E = 70GPa，泊松比v = 0。实验中，梁的一端受到两个不同类型的载荷：5N的集中载荷P和0.1N/mm的均布载荷q。实验目的是考察载荷作用下梁的挠度变化，比较软件计算结果与解析解的差异。 二、几何模型建立 采用软件中的BEAM188梁单元建立几何模型，设定截面参数，绘制150mm直线完成模型。最终模型如图2-1所示。 三、有限元网格模型 利用MeshTool工具将模型等分为100段，确保模型的精确度。如图3-1所示，完成网格模型。 四、边界条件与载荷施加 实验中，梁的左端被设定为全自由度约束，模拟悬臂状态。在梁的右端，分别施加5N的集中载荷（图4-1）、0.1N/mm的均布载荷（图4-2）以及两者同时作用（图4-3）。 五、结果分析 1. 右端受5N集中载荷 软件求解得到的位移云图（图5-1）显示，最大挠度发生在梁的右端，挠度值为0.003088m。通过挠度计算公式(5.1)求得理论值为0.003086m，相对误差仅为0.065%，说明软件求解精度较高。同时，应力云图（图5-3）显示左端端点为最大应力点，应力值为7.16 × 107 𝑁 𝑚2⁄。 2. 受0.1N/mm均布载荷 施加均布载荷后（图5-5），最大挠度同样出现在右端，挠度值为0.003475m。挠度曲线（图5-6）显示受力后梁在Y轴负方向的挠度增大。类似地，可以利用解析方法求解挠度，对比软件计算结果。 总结，该实验通过CAE软件成功模拟了悬臂梁在不同载荷下的静力响应，验证了软件的可靠性和计算精度。通过对比理论解，可进一步理解梁的受力特性，并为实际工程问题提供参考。此外，报告中提供的APDL程序（附录APDL1）为自动化分析提供了便利。