在结构力学分析中,除了常规的位移,应力,应变结果。我们也常会关心结构在固定端的反作用力。了解了固定端的反作用力,对于工程中的固定件的选择起着非常重要的作用。结构中常见的反作用类型有,反作用力,和反作用力矩。
今天我们就使用工程仿真软件WELSIM来对装配体进行反作用力的分析。一个柱状结构两端固定,中间部分两个不同位置承受着集中力。问题描述如下图:
为了更好的模拟工况并检验数值的正确性,下面给出一个具体的结构尺寸,受力大小,和材料属性:
材料属性 | 几何属性 | 受力情况 |
弹性模量E = 2e11 | h = 10 | F1 = 2000 |
密度 rho = 7850 | a = 3 | F2 = 1000 |
泊松比 v = 0.3 | b = 3 |
下面打开仿真软件WELSIM,设置材料参数,建立几何模型。由于这个结构是由3个子结构装配而成的,我们这里还要设置2个面接触对,让三个物体链接在一起。
建立的有3个圆柱体组成的装配体
设置边界条件,分别是两个顶端和底部的全固定约束,中间两个集中力。如图:
设置完毕接触对与边界条件
调整网格划分参数,为了得到较为精确的反作用力,这里网格密度划分的比较高。划分完毕的网格共有190,595个节点,128,189个四面体单元。
190,595个节点,128,189个四面体单元
点击求解按钮,很快就完成计算了。接下来分别加入变形,应力,和反作用力,来查看结果。
底部Z方向反作用力为1202
顶端Z方向反作用力为1810
Z方向的变形,最大值为-9.5E-9,负号表示Z反方向
Von_Mise应力值,最大值为1.164E3
接下来我们来对比反作用力结果,计算结果还是非常接近理论值的。
结果 | 理论值 | 计算值 | 误差(%) |
顶端Z方向反作用力 | 1800 | 1810 | 0.556 |
底部Z方向反作用力 | 1200 | 1202 | 0.167 |
这个算例也保存在了WELSIM软件的安装目录中,用户可以直接打开名为VM_WELSIM_001B.wsdb的文件来进行计算,并验证。