abaqus有限元建模小例子

2017-07-20 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

問題一: 工字梁彎曲

1.1 問題描述:

在<<材料力學(xué)實驗>>中,彎曲實驗測定了工字梁彎曲應(yīng)變大小及其分布,以驗證彎曲正應(yīng)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(jìn)行分析求解,得到應(yīng)力、應(yīng)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(guān)數(shù)據(jù):

材料:鋁合金 E=70GPa 泊松比0.3

實驗裝置結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示:

結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示,結(jié)構(gòu)尺寸、載荷、約束根據(jù)1.1設(shè)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(cè)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(jié)果

① 應(yīng)力云圖(Z方向正應(yīng)力分量):

施加載荷前

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

1.3分析結(jié)果:

中間豎直截面上下邊緣軸向應(yīng)力數(shù)值對比:*10^-6 MPa

問題二:機(jī)身中段結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形分布的有限元分析模型

2.1問題描述:

對單塊式機(jī)身中段結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模分析。

載荷:氣密載荷、結(jié)構(gòu)重力、裝載作用力

假設(shè)機(jī)身中段為圓柱框型結(jié)構(gòu),具體尺寸可以假設(shè)獲得。現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件(如蒙皮、長桁、隔框、地板等)用有限元進(jìn)行模擬,分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布及變形基本情況。

2.2機(jī)身結(jié)構(gòu)組成形式及受力承力分析:

桁梁式機(jī)身,中段機(jī)身結(jié)構(gòu)主要由長桁、蒙皮、隔框、地板組成,長桁穿過隔框直通結(jié)構(gòu)段,長桁承受機(jī)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(jī)翼升力通過與加強(qiáng)框相連的結(jié)構(gòu)連接件傳遞至機(jī)身,加強(qiáng)框還要承受各部件傳來的集中載荷。機(jī)身中段為近似圓柱體,主要承受氣密載荷、結(jié)構(gòu)重力、裝載作用力的作用。

2.3機(jī)身結(jié)構(gòu)幾何模型及尺寸比例假設(shè)

長20米半徑4米按10:1建模

2.4機(jī)身結(jié)構(gòu)的有限元模型

將機(jī)身結(jié)構(gòu)中段離散化為有限元分析模型,要求如實反映結(jié)構(gòu)的幾何形狀、構(gòu)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(jī)身中段結(jié)構(gòu)基本可以近似為圓柱框體,側(cè)面開圓形舷窗。

氣密載荷作用下的蒙皮受剪力及彎曲應(yīng)力,結(jié)構(gòu)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(nèi)側(cè)0.101 外側(cè)0.091 簡化為施加在蒙皮殼單元上的分布壓強(qiáng)。

結(jié)構(gòu)重力: 2.5*10^-5 施加在整個中段結(jié)構(gòu)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(jī)身中段受前后機(jī)身結(jié)構(gòu)的作用,由于在飛行狀態(tài),機(jī)身中段受由機(jī)翼傳來的氣動升力作用,與結(jié)構(gòu)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(jī)翼機(jī)身連接件處,這里簡化為對框緣兩側(cè)部分區(qū)域的約束,截面區(qū)域上所有點施加六個獨立約束。

3有限元模型: