06 开口闭口截面抗扭仿真分析

专注于仿真分析和振动分析

00 导读

     任何一本材料力学教材都会把梁模型作为重点内容之一。实际生活中，无论机械结构还是工程结构，梁模型都是最常见的力学模型之一。本文研究了开口闭口截面梁在扭转工况下的切应力分布。仿真表明闭口截面梁具有更好的抗扭性能。

01 研究背景

开口闭口截面梁在扭转工况下的切应力分布差别很大。从本文的案例来看，相同截面积下，箱型梁(闭口截面)的抗扭切应力为T型梁(开口截面)的1/26，为H型梁(开口截面)的1/21。所以对设计来说，承受较大扭矩的梁应该首选箱型截面。

02 几何模型

   几何模型如下图所示。T型梁，H型梁，箱型梁分别用梁单元和壳单元分析，形成6根相互独立的梁，并且它们的截面积是一致的。

03 材料模型

    本文使用到的所有材料参数如下。

    线弹性。

04 网格划分

    网格如下图所示。左边3根为壳单元模型，右边3根为梁单元模型。

05 边界条件

    左端固定约束，右端施加扭矩。

06 仿真分析

    T型梁截面切应力分布。

    对比教科书上的切应力分布规律，验证了仿真的可靠性。

    H型梁截面切应力分布。

    对比教科书上的切应力分布规律，验证了仿真的可靠性。

    箱型梁截面切应力分布。

    对比教科书上的切应力分布规律，验证了仿真的可靠性。