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(lián)網(wǎng)

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(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對比,考察在Solidowrks Simulation平臺下靜力學(xué)分析結(jié)果與專業(yè)有限元軟件得出的結(jié)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(jì)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(chuàng)建幾何模型,然后賦予材料屬性,劃分網(wǎng)格,施加邊界條件,求解設(shè)置,計(jì)算求解,最后查看后處理。Simulation也是如此。下面將介紹詳細(xì)步驟。

3.步驟

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

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

(3)創(chuàng)建靜力學(xué)分析模塊。在Simulation平臺下創(chuàng)建一個(gè)新算例,并選擇靜應(yīng)力分析,如下圖所示。

(4)創(chuàng)建材料屬性。設(shè)置其彈性模量為200GPa,泊松比為0.3,數(shù)據(jù)設(shè)置完成后單擊應(yīng)用按鈕,如下圖所示:

(5)創(chuàng)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(chuàng)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(shè)置載荷大小為600000Pa,設(shè)置完成后單擊打鉤按鈕,如下圖所示。

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

生成的網(wǎng)格如下圖所示:

(8)計(jì)算求解。單擊運(yùn)行此算例/運(yùn)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(rèn)給出了米塞斯應(yīng)力、位移和應(yīng)變。

查看應(yīng)力,最大應(yīng)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(jié)果對比

通過以上分析,得出如下結(jié)果對比:

	最大變形(mm)	米塞斯應(yīng)力(MPa)
ANSYS	0.89551	170.14
ABAQUS	0.8921	168.4
Simulation	0.8979	174.0
Simulation與ANSYS誤差	0.3%	2%

由表格可知,Simulation計(jì)算的位移與ANSYS的結(jié)果誤差在0.3%左右,相對誤差非常小;而米塞斯應(yīng)力的相對誤差在2%左右,也是較小。

由此可知,Simulation靜力學(xué)分析的主要特點(diǎn)點(diǎn)如下:

在操作步驟方面,Simulation的基本步驟與ANSYS等專業(yè)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(shí)現(xiàn)無縫連接,無需轉(zhuǎn)化其他格式文件;
在網(wǎng)格劃分方面,Simulation使用默認(rèn)的單元設(shè)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(diào)用,也是非常方便。
在求解精度方面,Simulation對于簡單的靜力學(xué)分析得出的變形和應(yīng)力與專業(yè)的有限元軟件得出的結(jié)果是非常相近的,所以對于設(shè)計(jì)工程人員求解一般的靜力學(xué)問題,已經(jīng)足夠了。