四點受彎梁作為結構工程常見的有限元模擬試件,其邊界條件通常是一端固定鉸支座,一端活動鉸支座,然而這種簡單的結構力學概念在ABAQUS有限元模擬中卻常常出現意想不到的錯誤,今天就和喵星人一起看看吧。
1.支架設置的常見問題
——鉸接邊界條件設置了豎向約束
認為支座是固定鉸接,因此釋放了轉動自由度UR1,事實上,對于實體單元而言并無轉動自由度,因此UR1,UR2,UR3的約束設置與否均無意義。
另外,由于對整個底面設置了U2方向的位移自由度,因此該面不會發生轉動。這是因為轉動時該面需繞軸轉動,因此必定有面上的點發生U2方向位移,如果約束U2方向位移,相當于約束面的轉動自由度。
解決方案
(1)可在支座部件的轉動線上切一條線,并對線設置鉸豎向約束。
對轉動線設置固定鉸接邊界條件。由于此處繞線轉動時并不影響U2位移,因此實現鉸接邊界。
(2)可在部件底部耦合一參考點,并對參考點設置鉸約束。
如圖所示,在底面中心位移耦合一參考點(快速生成面中心參考點插件可見視頻操作,公眾號回復“參考點插件”可免費獲取哦~)。并對參考點設置固定鉸接邊界條件。
需要注意的是,參考點具有轉動自由度,為實現支座鉸接,必須釋放UR1自由度,同時約束UR2和UR3自由度。
2.頂部加載的常見問題
——頂部加載點耦合了兩處加載板的兩個面
為模擬實際加載工況中頂部僅一豎向千斤頂,并通過分配梁施加于頂部的情況。
同樣,頂部參考點約束了加載板的自由轉動,與實際頂部同樣可以自由轉動的邊界條件不符。
解決方案
這種情況同樣可在加載板處切一條線,并將參考點與線耦合。
3.關于加載板在梁軸線方向的約束討論
上圖中耦合點約束了加載支座的梁軸線自由度U3,若允許加載板沿梁軸向自由移動,還可解除U3約束,如圖所示。
結語
盡管簡支作為結構力學中最為簡單的邊界條件,但同學們在有限元模擬中仍然可能存在概念錯誤,因此喵星人給出了一些技巧和建議,希望對你有所幫助!





















