Solidowrks Simulation懸臂梁受分布力系的變形分析

2016-08-07 by:CAE仿真在線來源:互聯網

接著上一篇文,本文將使用Solidowrks Simulation對懸臂梁在受力均布力系作用下的變形分析,并與上一篇文計算的結果進行對比,考察在Solidowrks Simulation平臺下靜力學分析結果與專業有限元軟件得出的結果的近似度。

1.問題描述

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。

2.分析思路

不同有限元軟件分析的思路和步驟基本一致,首先創建幾何模型,然后賦予材料屬性,劃分網格,施加邊界條件,求解設置,計算求解,最后查看后處理。Simulation也是如此。下面將介紹詳細步驟。

3.步驟

(1)創建幾何模型。在Solidworks平臺創建一個長200mm,截面是30mm*20mm的長方體,如下圖所示。

(2)加載Simulation模塊。點擊工具/插件,選擇SOLIDWORKS Simulation。

(3)創建靜力學分析模塊。在Simulation平臺下創建一個新算例,并選擇靜應力分析,如下圖所示。

(4)創建材料屬性。設置其彈性模量為200GPa,泊松比為0.3,數據設置完成后單擊應用按鈕,如下圖所示:

(5)創建邊界條件。懸臂梁左端固定,單擊夾具顧問/固定幾何體,然后選擇左端面,選中后單擊打鉤按鈕,如下圖所示。

(6)創建均布載荷。懸臂梁上面施加0.6MPa,單擊外部載荷顧問/壓力,然后選擇上面的面,設置載荷大小為600000Pa,設置完成后單擊打鉤按鈕,如下圖所示。

(7)劃分網格。右擊模型樹下的網格/生成網格,然后設置網格參數,為了比較Simulation與ANSYS和ABAQUS計算的結果,這里設置網格尺寸也與上一篇文設置的一致,大小為10mm,這里只能生成四面體網格。如下圖所示。

生成的網格如下圖所示:

(8)計算求解。單擊運行此算例/運行此算例。很快就求解完成。

(9)查看后處理。求解完成之后,軟件默認給出了米塞斯應力、位移和應變。

查看應力,最大應力為174.0MPa,如下圖所示:
Solidowrks <wbr>Simulation懸臂梁受分布力系的變形分析

查看變形,最大變形為0.8979mm

4.結果對比

通過以上分析,得出如下結果對比:

由表格可知,Simulation計算的位移與ANSYS的結果誤差在0.3%左右,相對誤差非常小;而米塞斯應力的相對誤差在2%左右,也是較小。

由此可知,Simulation靜力學分析的主要特點點如下:

在操作步驟方面,Simulation的基本步驟與ANSYS等專業有限元軟件的操作基本相近,且非常方便簡潔;
在幾何建模方面,Simulation可以與Solidworks建立的幾何模型實現無縫連接,無需轉化其他格式文件;
在網格劃分方面,Simulation使用默認的單元設置,劃分的是四面體單元。
在材料屬性方面,Simulation提供的較多常用的材料屬性,可以直接調用,也是非常方便。
在求解精度方面,Simulation對于簡單的靜力學分析得出的變形和應力與專業的有限元軟件得出的結果是非常相近的,所以對于設計工程人員求解一般的靜力學問題,已經足夠了。