Ansys簡單分析懸臂梁
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
Ansys簡單分析懸臂梁的視頻教程
HyperMesh+LS_dyna_簡單截面（如矩形）懸臂梁_Beam積分梁單元ELFORM1
本期內容講解利用1D梁單元創建懸臂梁。共有三個視頻，第一個視頻講懸臂梁的創建，第二個視頻講輸出設置及求解計算，第三個視頻講后處理。單位系統為ton, mm, s。
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Ansys簡單分析懸臂梁的實例教程
接下來是ansys箱梁懸臂施工仿真分析的模型,跨度不大,45+80+45,考慮到三向預應力鋼筋,剛開始用面切割體來做鋼筋,做出來的模型實在是太大,0號塊就有10萬個自由度,做整橋的施工分析就不行了,下面是做的一個簡化的模型,具體如下:
1:用SOLID65來做混凝土,LINK8來模擬三向預應力筋.
2:建立特征截面,把箱梁簡化成幾個參數,通過循環生成整橋
3:劃分特征截面的單元,控制網格的生成,通過掃掠來橋梁的有限元模型
4:考慮在特征截面上的接點固定鋼筋,循環生成各施工段的鋼筋.
以下是命令流,請各位老師指教
fini
/clear
/prep7
/title,BRIDGE DAM SIMULATION,DEVELOPED BY YIFEICHONGTIAN
ET,1,SOLID65
ET,2,LINK8
MP,PRXY,1,0.1667
MP,DENS,1,2600
MP,EX,1,3.5E10
MP,EX,2,1.95E11
MP,DENS,2,7800
MP,PRXY,2,0.3
!預應力鋼筋的特性
!縱向鋼筋,直徑15.24mm,標準強度1860MPA，單根張拉控制噸位195.5kN
areagjx=1.81e-4 !縱向，橫向單根鋼筋面積
areahgjx=8.038e-4 !
展開 基于ANSYS的懸臂梁模態分析
1、 連續系統的振動
實際的振動系統都是連續體，它們具有連續分布的質量與彈性，因而又稱連續系統或分布參數系統。由于確定連續體上無數質點的位置需要無限多個坐標，因此連續體是具有無限多自由度的系統。連續體的振動要用時間和空間坐標的函數來描述，其運動方程不再像有限多自由度系統那樣是二階常微分方程組，它是偏微分方程。在物理本質上，連續體系統和多自由度系統沒有什么差別，連續體振動的基本概念與分析方法與有限多自由度系統是完全類似的。
2、 說明
(1) 本章討論的連續體都假定為線性彈性體，即在彈性范圍內服從虎克定律。
(2) 材料均勻連續；各向同性。
(3) 振動滿足微振動的前提 。
3、 梁的彎曲振動動力學方程
考慮細長梁的橫向彎曲振動
梁參數：ρ單位體積梁的質量 E彈性模量 I截面對中性軸的慣性距 S 梁橫截面積
外部力：m(x,t): 單位長度梁上分布的外力矩 f(x,t): 單位長度梁上分布的外力
假設：
(1) 梁各截面的中心慣性軸在同一平面 xoy內
(2) 外載荷作用在該平面內
(3) 梁在該平面作橫向振動（微振）
(4) 這時梁的主要變形是彎曲變形
(5) 在低頻振動時可以忽略剪切變形以及截面繞中性軸轉動慣量的影響
伯努利－歐拉梁（Bernoulli-Euler Beam）
令：y(x,t):距原點x處的截面在t時刻的橫向位移
微段受力分析
力平衡方程 ：
4、 懸臂梁的固有頻率和模態函數
5、 兩端固定桿的縱向模態分析
問題描述：
一懸臂梁截面為矩形，如圖1所示，幾何尺寸及材料特性如下，分析其前三階固有頻率及振型。
展開 定義第一類單元為平面梁單元BEAM3
ET, 2, MASS21, , ,4 !定義第二類單元為質量阻尼單元MASS21
R, 1, 0.003, 6.25e-7, 0.05 !定義單元的第一類實常數:Area,Inertia,Height
R, 2, 0.1 !定義單元的第二類實常數:集中質量
MP, EX, 1, 207e9 !定義第一類材料的彈性模量EX
N, 1, 0, 0 !定義各個結點
N, 2, 0.04, 0
N, 3, 0.08, 0
N, 4, 0.12, 0
TYPE, 1 !使用第一類單元
REAL, 1 !使用第一類實常數
MAT, 1 !使用第一類材料
E, 1, 2 !按上面設置定義單元
E, 2, 3
E, 3, 4
TYPE, 2 !使用第二類單元
REAL, 2 !使用第二類實常數
E, 4 !定義四號單元(集中質量)
FINISH !退出后模塊
/SOLU !進入求解模塊SOLUTION
ANTYPE, MODAL !申明求解類型是模態分析
MODOPT,LANB,5 !使用Block Lanczos方法求解前5階振型和頻率
D, 1, ALL, 0 !固定1號結點
M, 2, UY, 4, 1 !定義2號到4號結點的三個結點的Y方向為主自由度
SOLVE !開始求解
FINISH !退出后模塊
/POST1 !進入后處理模塊POST1
SET, 1, 1 !讀入第一階頻率和振型
PLDISP ! 在圖形窗口顯示結構變形
ANMODE,10,0.05 !用10幀每隔0.05秒鐘的動畫顯示振型
--
展開 有限元軟件ANSYS對不同材料的懸臂梁進行模態分析 ￥19.89
懸臂梁模態分析：作業5
1、 問題的提出
建立如圖1所示三維立體模型，并利用有限元軟件ANSYS對不同材料的懸臂梁進行模態分析。計算要求：底座下表面全約束，計算前五階自振頻率和振動模態，并且選用三種不同的網格密度，比較對模態和頻率的影響。
圖1 懸臂梁結構圖
2、 建模和求解
2.1 建模及導入 ANSYS
2.1.1 建模方式
根據圖1尺寸，在三維建模軟件SolidWorks中建立三維模型，只需拉伸指令即可建立圖2所示模型。為了能夠導入ANSYS19.2軟件，將模型另存為格式為.x_t 的文件如圖3所示。
圖2 懸臂梁三維圖
圖3 文件保存格式圖
2.1.2 導入方式
雙擊打開 ANSYS，通過 File → Import → PARA 指令，如圖4所示，選擇之前保存的 liang.x_t 文件，如圖5所示。導入效果如圖6所示為線框顯示，然后通過 PltoCtrls → Style → Solid Model Facets，下拉選擇 Normal Faceting，刷新后顯示為實體，如圖7所示。
圖4導入過程圖
圖5導入過程圖
圖6導入效果圖
圖7導入實體圖
2.2 單元選擇
確定研究對象為實體結構，如圖8所示。此處使用軟件版本為 ANSYS19.2，沒有找到 solid92單元，此處選擇20node186單元進行計算，選擇方式見圖9。
展開 從本篇博文開始，將會對一個實例，分別用ANSYS和ABAQUS來分析，目的是考察二者的同異。
【問題】
一根懸臂梁，長200mm,截面是30mm*20mm的矩形（高度方向是20mm）。該梁左端固定，在其上面施加向下的分布力系，載荷集度是0.6Mpa.已知材料使用低碳鋼，彈性模量是200GPA，泊松比是0.3,要計算梁的位移。
（該問題來自于張建華，丁磊的《ABAQUS基礎入門與案例精選》，電子工業出版社，2012.6）
【問題分析】
這是最簡單的入門級問題，線性材料，靜力學分析。
下面分別采用ANSYS17和ABAQUS6.14求解。
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【方法1. 使用ANSYS17求解】
1. 創建分析系統
創建一個靜力學分析系統
2. 設置材料屬性
雙擊engineering data，對于默認的鋼材設置彈性模量是200GPA，泊松比是0.3
這里是默認值，不需要改變。
3. 創建幾何模型
雙擊geometry，進入到DM.設置毫米為長度單位。
從如下菜單進入，選擇BOX
設置要創建長200mm,截面是30mm*20mm的長方體。
創建結果如下圖
退出DM.
4. 劃分網格
雙擊model進入mechanical,設置單元尺寸為10mm，劃分網格。
劃分結果如下圖
5. 固定左端
6. 施加分布力系
在上面施加分布力系，載荷集度是0.6Mpa
7.求解
8. 后處理
考察在豎直方向的變形
可見，自由端的最大位移量是0.89551mm.
展開 
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三維模型
線框模型
自重及預應變下的y方向變形云圖
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懸臂梁模態分析：作業5
1、 問題的提出
建立如圖1所示三維立體模型，并利用有限元軟件ANSYS對不同材料的懸臂梁進行模態分析。計算要求：底座下表面全約束，計算前五階自振頻率和振動模態，并且選用三種不同的網格密度，比較對模態和頻率的影響。
圖1 懸臂梁結構圖
2、 建模和求解
2.1 建模及導入 ANSYS
徐變是混凝土在長期恒定應力作用下產生的時變不可逆變形，其發展規律呈現前期快速增長、后期漸趨穩定的特征。主要受應力水平、材料配比、環境濕度、構件尺寸及加載齡期等因素影響。
常用方法包括有效模量法、疊加法和老化理論。國內規范（如JTG3362-2018）推薦基于線性疊加原理的徐變系數法。徐變應變可表達為：
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習工字梁三維模型的處理
2、學習線性屈曲分析步的建立
3、學習線性屈曲分析的邊界條件的施加
4、學習線性屈曲分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 工字梁線性屈曲分析。
本案例完整得提供了分析相關所有的分析文件
瞬態分析中有兩種方法，模態法和直接法。其中模態法只能用于線性分析，求解速度快，由于模態截斷存在微小誤差。直接法可以用于線性和非線性分析，隨著模型自由度的增加，求解復雜度以幾何級數增加，求解速度較慢。
在OptiStruct中，線性瞬態分析直接法采用的是Newmark-β方法，除了求解算法不同外，其與模態法分析的差別在于阻尼的設置。
本文所采用的懸臂梁模型示意圖如下：
<div contenteditable="false" width="100%">
<p style="text-indent:24.0pt;white-space:pre-wrap;">本文主要介紹如何運用<a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/Ansys" class="jsk-anchor">ANSYS</a>求解懸臂梁的撓度和轉角，命令流附后
本代碼提供了斜拉橋鋼錨梁參數化分析 ANSYS APDL，通過輸入鋼錨梁的結構尺寸參數即可完成建模計算，分析鋼錨梁施工過程一端滑動一端固定、兩端固定、斷索等工況，傻瓜式操作，簡單易上手。同時可以批量提取并輸出關鍵板件結果到txt文件。
支持輸入的部分參數如下：
/prep7
alp1=90-60 !主跨側縱向角度,與水平面夾角
alp2
一、本期資料包含哪些內容？
· ANSYS與工程機械
· ANSYS與工程機械
· ANSYS能為工程機械產品開發和研制提供強有力的幫助（豐富的CAD接口）
· 工程機械結構及其零部件的結構靜力學分析
· 工程機械結構及其零部件的動力學分析
· 工程機械總體結構及其零部件的疲勞分析和優化設計
· 工程機械的機構運動分析
· 工程機械的繩索分析
· 工程機械的傾覆分析
·
編寫要求
Workbench實例入門
下面將通過一個簡單的分析案例，讓讀者對ANSYS Workbench 13.0有一個初步的了解，在學習時無需了解操作步驟的每一項內容，這些內容在后面的章節中將有詳細的介紹，讀者僅需按照操作步驟學習，了解ANSYS Workbench有限元分析的基本流程即可。
1.5.1案例介紹
某如圖1-24所示不銹鋼鋼板尺寸為320mmX50mmX20mm
一、依托背景
合肥某跨高速連續鋼箱梁橋采用頂推施工，主橋與既有高速交角77度，主橋由140（40m+60m+40m）三跨連續等高鋼箱梁構成，箱梁為單箱四室斷面，腹板之間呈封閉箱型，箱梁高度2.6m，上部頂寬19.40m，下部底寬12.56m，橋面板為正交異性結構。橋型設計縱坡為雙向坡，分別為2.385%～2.462%，豎曲線半徑為3000m，橫坡為2％，如圖1-1示。
