網上看到的一個小例子

問題一: 工字梁彎曲

1.1 問題描述:

   在<<材料力學實驗>>中，彎曲實驗測定了工字梁彎曲應變大小及其分布，以驗證彎曲正應力公式。在這里，採用ABAQUS/CAE建立試驗件的有限元模型，ABAQUS/Standard模塊進行分析求解，得到應力、應變分布，對比其與理論公式計算值及實驗測量值的差別。

  彎曲實驗的相關數據：

材料：鋁合金  E=70GPa  泊松比0.3

實驗裝置結構簡圖如圖所示：

結構尺寸測量值： H=50（+/-0.5mm）

                 h=46(+/-0.5mm)

                 B=40（+/-0.5mm）

                 b=2(+/-0.02mm)

                 a=300(+/-1mm)

                 F1=30N  Fmax=300N  

1.2 ABAQUS有限元建模及分析

一 對象:

     工字型截面鋁合金梁

     梁的結構簡圖如圖1所示，結構尺寸、載荷、約束根據1.1設定，L取1600mm，兩端各伸出100mm。

二 用ABAQUS/CAE建立實驗件的有限元模型,效果圖如下：

 

  邊界條件簡化：

 

左側固定鉸支座簡化為下表面左參考點處的約束 U1=U2=U3=0 

三 ABAQUS有限元分析結果

① 應力云圖（Z方向正應力分量）：

施加載荷前

由上圖可以看出應變沿著厚度方向呈線性比例趨勢變化，與實驗測得的應變值變化趨勢相同。中性軸處應變均接近零值，應變與距離中性軸位移基本為正比關系。

 

1.3分析結果:

中間豎直截面上下邊緣軸向應力數值對比：*10^-6 MPa

問題二：機身中段結構內力、變形分布的有限元分析模型

2.1問題描述：

   對單塊式機身中段結構進行有限元建模分析。

   載荷：氣密載荷、結構重力、裝載作用力

   假設機身中段為圓柱框型結構，具體尺寸可以假設獲得。現對結構的主要構件（如蒙皮、長桁、隔框、地板等）用有限元進行模擬，分析結構內力分布及變形基本情況。

2.2機身結構組成形式及受力承力分析：

桁梁式機身，中段機身結構主要由長桁、蒙皮、隔框、地板組成，長桁穿過隔框直通結構段，長桁承受機身整體彎曲的軸力，蒙皮主要承受剪力及扭矩還有小部分的軸力，隔框主要起約束及限制位移及變形的作用，機翼升力通過與加強框相連的結構連接件傳遞至機身，加強框還要承受各部件傳來的集中載荷。機身中段為近似圓柱體，主要承受氣密載荷、結構重力、裝載作用力的作用。

 

2.3機身結構幾何模型及尺寸比例假設

長20米 半徑4米 按10:1建模

 

2.4機身結構的有限元模型

將機身結構中段離散化為有限元分析模型，要求如實反映結構的幾何形狀、構造形式、材料特性、傳力路線、承載方式和邊界約束條件等基本要素。

機身中段結構基本可以近似為圓柱框體，側面開圓形舷窗。

氣密載荷作用下的蒙皮受剪力及彎曲應力，結構長桁及梁受拉伸及彎曲作用力，這里將蒙皮、隔框及腹板、地板簡化為殼單元，將長桁、框緣簡化為空間梁單元。

   1幾何模型：

   2載荷及邊界條件：

  氣密載荷：內側0.101 外側0.091 簡化為施加在蒙皮殼單元上的分布壓強。

  結構重力：  2.5*10^-5      施加在整個中段結構上的體作用力。

  裝載作用力： 0.05MPa  施加在地板上表面的均布載荷。

  邊界條件：

 這里忽略機身中段受前后機身結構的作用，由于在飛行狀態，機身中段受由機翼傳來的氣動升力作用，與結構重力及裝載重力平衡（氣密載荷為自平衡載荷）。在這里將約束施加在機翼機身連接件處，這里簡化為對框緣兩側部分區域的約束，截面區域上所有點施加六個獨立約束。

   3有限元模型：

  

2.4有限元分析結果

  總體應力及變形分布圖：