重庆大学研究生有限元课程考核之平面梁单元的应力分析.pdf
平面梁单元的应力分析
一悬臂梁受力如图所示，已知材料参数10，
E210Pa,泊松比0.25
要求如下：
1.分别用梁单元和平面单元求解。
2.比较精度以及列举提高精度的措施。
3.提高力F，打开几何非线性选项，分析现象。
4.改变尺寸，讨论剪切变形的影响。
5.梁中间挖小孔，讨论应力集中的现象。
本题采用ABAQUS进行分析求解。
1.分别用梁单元和平面单元求解。
1.1.采用梁单元求解
1.1.1.步骤简述：
进入部件模块，选择2D，可变形模型，线，图形大约范围12(长度单位按
m)。进入草图，选用折线，从(-5,0）→(5,0)绘出梁的轴线。
进入属性模块，创建截面几何形状,命名为Profile-1，选矩形截面，按图输入
数据，a=0.25，b=0.5。定义截面力学性质，命名为Section-1，梁，梁，截面几
2
何形状选Profile-1，输入E=2e10（程序默认单位为N/m），ν=0.25，关闭。定义
梁方向,关闭。将截面的几何、力学性质附加到部件上。
进入组装模块，生成实体。
进入分析步模块，创建分析步，全部默认，非线性开关：关。
进入载荷模块，施加位移边界条件，约束u、u、u各自由度。创建载荷，
12R3
性质：力学，选择集中力，选中梁的另一端，施加F(CF2)=-120000（程序默认
y
单位为N）。
进入网格模块，对实体部件进行：撒种子，种子间距0.125。划网格。
进入作业模块，建立job-1选择完整分析，其余不变，提交计算。
进入可视化模块，查看结果。
1.1.2.结果分析:
梁单元应力云图如图1.1
图1.1
点击右上角的键查询可得：
梁端部最大竖向位移(即81节点处)：-0.769404m；
梁中间节点竖向位移（即41节点处）：-0.24072m。
进入创建XY数据，场变量输出，选择空间位移U2，单元编号添加81（端
结点）、41号（梁中结点）两节点，绘制出位移时间曲线如图1.2；
图1.2图1.3
同理，查询得：
固定端处最大正应力（1节点处）：1.1448e8pa
梁中间节点上表面正应力（41节点处）：5.688e8pa
同样绘制出的应力时间曲线如图1.3。
1.2.采用壳单元求解
1.2.1.步骤简述：
这里不再详述，需要注意的是：创建部件时，选二维，可变形，壳，进入草
图做一个长10m，高0.5m的矩形，截面时应该选用实体，均质，平面应力厚度
为0.25m,q其余与梁单元建模类似。
1.2.2.结果分析:
应力云图见1.4图
图1.4
点击右上角的键查询可得：
梁端部最大竖向位移(即81节点处)：-0.82025m；
梁中间节点竖向位移（即41节点处）：-0.25751m。
进入创建XY数据，场变量输出，选择空间位移U2，单元编号添加81（端
结点）、41号（梁中结点）两节点，绘制出位移时间曲线如图1.5；
图1.5图1.6
同理，查询得：
固定端处最大正应力（1