ANSYS梁单元的分析结果解读

    华仿CAE最近圆满完成了为期六天的线下企业定制培训。客户产品主要是框架结构，需要使用梁单元进行有限元分析。对于框架结构力学分析的理论基础，笔者推荐以《材料力学》为主，以《结构力学》为辅。

    《材料力学》主要以框架结构的构成单元--梁杆件为研究对象，学习梁杆件的力学基本规律是分析框架结构的基础。《结构力学》以框架结构作为研究对象，包含许多经典分析方法，比如力法、位移法、虚功原理、矩阵位移法等。有限元法可以认为是升级版的矩阵位移法。随着有限元法在工业结构及工程结构的广泛应用，经典分析方法已经被边缘化，反而基本力学概念和力学原理的重要性被突显出来。所以笔者认为，在有限元分析软件的加持下，加强框架结构力学分析的理论基础应该以《材料力学》为主，以《结构力学》为辅。

    本文以龙驭球教授经典教材《结构力学.第2版》第286页的案例为分析对象。

    在SpaceClaim中建立线体模型，并且赋予截面。

    线体网格划分非常简单，只需定义单元长度或者划分段数即可。

    按照案例定义固定支座，固定铰支座，可动铰支座。施加均布载荷。

    位移结果。

    弯矩结果。

    通过查看剪力弯矩图来查看弯矩的列表结果。

    查看刚接点的弯曲应力，由于刚接点的左右下存在三个弯矩，所以应力也应该有三个，下图只显示一个应力，所以是三个应力的平均应力。

    查看刚接点的最大弯曲应力，如下图所示。

    刚接点的三个弯矩引起的弯曲应力，根据材料力学的理论计算，如下。

刚接点右侧：4.5784*100/4.6105=99.3MPa；

刚接点左侧：4.1789*100/4.6105=90.6MPa；

刚接点下侧：0.3995*100/4.6105=8.665MPa；

平均弯曲应力：(99.3+90.6+8.665)/3=66.188MPa；

仿真结果和公式计算高度一致。