Simdroid 结构非线性测试:悬臂梁翻转(附APP)
作者:Simwe 来源:Simapps 发布时间:2021-12-08 【收藏】 【打印】 复制连接 【大 中 小】 我来说两句:(0) 逛逛论坛问题描述
几何:
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材料:线弹性,弹性模量2.1e11,泊松比0 。
边界条件:点B固支,整体约束z方向位移 。
荷载:点A施加弯矩M 。
![](https://pic3.zhimg.com/80/v2-1282c617bb23fe5d307679932411cfc2_1440w.png)
其中E为弹性模量,I为截面惯性矩。
单元:此处选择Hex20单元,30*2个单元,厚度方向布置两层。采用梁和壳单元的测试将在后续文章中发布。
连接:由于采用了实体单元,需要在悬臂梁自由端中心处(点A)布置一个参考点,并将参考点与端面运动耦合,弯矩施加在点A上,注意运动耦合会限制截面变形,给结构增加一定的刚度,引入少量误差。
分析:采用通用静力分析,初始时间增量0.01。
参考解
本例中的荷载选择为:
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其恰好是理想梁模型的抗弯刚度的倍数,则预期的自由端截面转角为:
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结果对比
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由软件生成的端部位移-时间曲线图为:
![](https://cdnwww.simapps.com/upload/file/20211206/dce1eb67-8097-4ba1-97c8-16f79871b638.png)
Simdroid通用静力分析采用自动时间增量配合完全牛顿迭代求解非线性方程,其时间为伪时间,一般表示正比例加载时的荷载正比例系数,当采用默认设置时,时刻达到1表示结构满载(达到100%荷载),时刻0.5表示50%的荷载。
结果云图
0.5时刻悬臂梁等效应力云图:
1.0时刻悬臂梁等效应力云图:
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1.0时刻悬臂梁转角云图:
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实体单元缺少转动自由度,仅在运动耦合的面上具有转动自由度。
最后附上一份本案例的操作教程:
软件操作
第一步,在xy平面内绘制草图,通过“点线”、“水平距离”、“垂直距离”等约束控制草图尺寸。然后通过拉伸命令创建实体模型。
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在梁端部创建参考点,通过“三维建模”->“图元”创建点。
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第二步,创建材料,目标选择之前创建的拉伸体,选择线弹性-各向同性材料。并在材料属性栏内填写弹性模量和泊松比。
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第三步,创建网格,选择拉伸体,使用映射命令剖分成六面体,并选择二阶,注意本例绕着z轴旋转,需要z方向至少含有两层网格。剖分完成后的网格如下图。第一步创建的参考点无需进行网格剖分。
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第四步,创建“耦合连接”,耦合参考点和梁自由端表面的全部6个自由度。为模型施加“常规约束”,其中整个拉伸体约束z方向平动,固定端表面约束3个方向平动,参考点约束rx和ry。
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第五步,在分析菜单中创建“通用静力分析”,双击模型树上的“通用静力分析”,修改初始时间增量为0.01,几何非线性选择“是”。
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施加荷载,创建弯矩,目标选择参考点,如下图:
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本次分析因需要程序输出0.25、0.5、0.75时刻的结果,故定义了加载函数“分段线性函数”,在设置弯矩的任务面板中选择“分段线性函数”,可以确保程序计算自动时间增量时经过加载函数中的特征时刻点,方便后处理进行结果比较。一般的分析如果荷载为正比例加载,可以不设置函数,如果不是正比例加载,可以设置加载函数用以控制荷载的变化趋势。实际计算用到荷载为“荷载值”乘以“加载函数”。
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第六步,计算,打开报告浏览器可以查看当前的求解日志,日志反应了非线性分析的求解进度、收敛情况、分析时间等内容。
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第七步,后处理,计算完毕后模型树上会出现结果模型,单击结果模型,选择MISES应力,并勾选偏移,偏移系数设置为1(表示真实位移,没有进行放大),点击应用后即生成云图。
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