IDESA有限元分析第6篇第32章 使用梁单元.docx
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IDESA有限元分析第6篇第32章使用梁单元
第32章MasterFEM教程:
使用梁单元
本例子是用梁单元建立梯子的模型,将三维几何体抽象成1维线性单元。
在该教程中,我们将学习:
●创建用于梁单元建模的几何模型
●施加边界条件
●定义梁截面
●求解并显示结果
●显示截面应力
●显示力和力矩图表
先修知识
●I-deas操作界面
●管理模型文件中的零件
●拉伸和旋转特征
●仿真介绍
●自由网格划分
●边界条件集
●面载荷边界条件
●对称边界条件
●显示结果
零件建模
打开一个新的模型文件,并命名,见图32.1。
切换到MasterModeler任务模块,见图32.2。
将单位设置为毫米毫牛,见图32.3。
保存模型文件。
在工作平面上作一个如图32.4所示矩形。
在这个矩形上创建一张面,见图32.5。
在面上作一条线,线的两端连接面两边的中点,见图32.6。
再按图32.7所示尺寸约束作两条线。
分割面,见图32.8。
梁单元能够在零件的边上创建,分割面后所形成的边可以代表梯阶。
命名新创建的零件,见图32.9。
保存模型文件。
以上只是创建梯子几何体的一种方法,还可以用其他方法,如线框或者手动创建节点和单元。
现在所用的方法可以方便地修改尺寸,单元数目。
使用线框时,要记得将线框模型命名为一个零件,然后划分网格,施加节点边界条件。
施加边界条件
切换到BoundaryConditions任务模块,创建有限元模型。
约束底部的两个角点,模拟梯子的腿与地面接触,见图32.10。
约束梯子上部一个角点的Z向
位移,模拟梯子只有一侧靠在墙上的情况,见图32.11。
在梯子中间横挡施加力,见图32.12。
创建边界条件集:
定义梁截面
切换到BeamSections模块,定义梯子横挡圆形梁截面,见图32.13。
位于梁截面中心的坐标是梁截面主坐标系。
单元的X轴与梁的方向一致,Y轴和Z轴定义了梁弯曲方向。
存储梁截面并命名,见图32.14。
标有1~4标号的点是应力恢复点,输出应力将在这四个位置列出。
(梁截面应力云图会在梁截面各个地方显示应力结果,不光在这四个点。
)
定义梯子两边的梁单元截面,见图32.15。
存储并命名梁截面,见图32.15。
“*”显示了梁截面剪切中心的位置。
保存模型文件。
划分梁单元网格
切换到Meshing任务模块,创建材料铝,见图32.16。
生成水平横档梁单元网格,见图32.17。
划分纵向侧边梁单元网格,见图32.18。
纵向侧梁的梁单元的方向将在下面的步骤中做出调整。
保存模型文件。
打开单元坐标显示,见图32.19。
X轴沿梁单元方向,Y轴和Z轴定义了梁截面方向。
修改梁单元方向的方法之一就是直接修改梁单元方向角。
下面将修改梯子纵向侧梁单元的方向角,见图32.20。
旋转方向是从梁截面Z轴转向梁截面Y轴。
如果你的模型中,梁单元的方向与图32.21不一样,可以用上述方法修改梁单元方向。
还有一种值得推荐的修改梁单元方向的方法,那就是重新定义网格。
删除纵梁的梁单元,见图32.22。
定义方向角,并重新生成纵梁梁单元网格,见图32.23。
直接对梁单元方向角做修改主要用于手动创建的单元。
当单元建立在几何上时(如本例情况),推荐重新定义网格,即使几何发生变化,也不用再修改这些单元。
用HiddenLine或者ShadedView显示模型,见图32.25。
可以关掉零件的显示,更清楚地显示梁单元模型。
保存模型文件。
求解并显示结果
切换到ModelSolution任务模块,进行模型求解,见图32.26。
尽管应力结果包含了应力恢复点的应力,但是在后处理中,大多数梁单元的应力是根据单元力和力矩计算得来的。
如果求解时设置存储单元力,在后处理中就可以得到梁截面所有位置的应力分布,而不光是应力恢复点的应力。
切换到PostProcessing任务模块,显示变形结果,见图32.27。
和变形结果一起显示VonMises应力,见图32.28。
虽然整体的应力云图不能显示出应力在梁单元中的具体分布位置,但是整体应力云图可以说明哪些梁单元具有较高的应力。
保存模型文件。
显示梯子横档梁单元截面的应力分布(请确认选择了单元力结果),见图32.29。
如果你建的横档梁单元截面方向与图32.23不同,那么你的应力云图可能与图32.29在方向上有所不同。
显示纵梁梁单元截面应力结果,见图32.30。
可以使用两个视区,一个用来显示整个模型的应力分布,以便选择梁单元;一个用来显示选择的梁单元截面应力。
显示剪力矢量图,见图32.31。
箭头显示了剪力方向,箭头颜色表明了剪力的大小。
显示弯矩图,见图32.32。
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