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[其他相关] 有限元分析中力的简化的重要性

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发表于 2021-4-13 15:30 | 显示全部楼层 |阅读模式

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我们在进行有限元分析时,经常会遇到需要将力进行简化,但是简化方式的不同也会引起结果的不同,我们在简化过程中应进行合理考虑。下面以之前发表在B站(小明爱死磕)上的一个小案例进行介绍。

案例了解:
1.png
图1所示悬臂梁(梁参数:5mm*10mm*140mm),左端固定,右端小平面(10mm*10mm)均匀承受10kg重物,本文通过不同方式对比求解结果。
软件版本:ABAQUS 2021

方法一:表面压力加载

由于右端平面负载均匀,所以通过压力的形式加载是最贴近模型本身的受力情况的。
一、前处理
1.1 几何模型的构建
本文采用UG进行几何建模,并对右侧小平面进行切分,完成后导入ABAQUS中进行相应分析。
1.2 材料参数的定义
材料选用结构钢:杨氏模量为2.1e5MPa,泊松比0.3,创建截面并完成截面指派。
1.3 网格系统的构建
在Mesh模块中进行网格划分,如下图所示。
2.png
在Assembly模块中将创建好的部件导入装配体。

二、求解
2.1 求解器的设定
创建静力学分析步。
2.2 连接关系的构建
跳过。
2.3 边界条件的设定
对左侧端面施加固定约束,右侧小平面施加1MPa压力,如图3所示。
3.png
提交求解。

三、后处理
得到的应力云图及位移云图如图4和图5所示
4.png
5.png


方法二:集中力加载1

步骤1.1~2.1同方法一。
2.2 连接关系的构建
由于ABAQUS无法直接对表面施加集中力,因此可通过耦合参考点的方式施加。将参考点设置在右侧小平面中心,通过Coupling约束实现参考点与小平面的耦合,如图6所示。
6.png
2.3 边界条件的设定
对左侧端面施加固定约束,右侧参考点施加集中力100N。如图7所示。
7.png
提交求解。

三、后处理
得到的位移云图及应力云图如图8和图9所示。
8.png
9.png

方法三:集中力加载2

步骤同方法二,区别在于将参考点建立在右侧小端面边线上,如图所示。
10.png
求解后得到的位移云图及应力云图如图11和图12所示。
11.png
12.png
以方法一作为参考,方法二及方法三的误差如下表所示。
13.png
可见将参考点建立在表面中心的耦合方式对于求解结果的误差较小。因此我们在进行有限元分析的时候应该对力进行合理简化。

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发表于 2021-7-12 05:06 | 显示全部楼层
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