分析下圖多桿扭力梁在轉(zhuǎn)矩M作用下應(yīng)力和應(yīng)變

1、彈塑性力學(xué)及有限元法題目：分析下圖多桿扭力梁在轉(zhuǎn)矩M作用下應(yīng)力和應(yīng)變(載荷大小自己選擇)。圖7 多桿扭力梁說明：本次有限元分析采用Ansys12.0版本的經(jīng)典模式進(jìn)行，實體建模采用Pro/e 4.0進(jìn)行。1 建立三維實體模型Ansys將模型分為實體模型和有限元模型兩大類。實體模型由關(guān)鍵點(diǎn)、面和體組成，用于直接描述所求問題的幾何特性。是對所構(gòu)建實體進(jìn)行分析和改進(jìn)的基礎(chǔ)，模型建立的越精確，相應(yīng)的計算結(jié)果也會越精確。本次建模采用Pro/e4.0軟件進(jìn)行，如下圖：圖1 三維模型（1）圖2 三維模型（2）Ansys可將SolidWorks、UG、Pro/E等三維軟件建立的實體模型導(dǎo)入進(jìn)行分析，為此，我們

2、在SolidWorks中將做好的模型保存為*.igs格式，這里我們命名為“零件1. igs”。2 建立有限元模型2.1 導(dǎo)入實體模型 選擇菜單：File->Import->Para選擇“*.igs，導(dǎo)入實體模型，OK。2.2 定義單元類型 由于本次彈性體組合梁需加1個力矩，所以需用到實體單元Solid和剛性單元Structural Mass。 SOLID45用于建立三維實體結(jié)構(gòu)模型。該單元由八個節(jié)點(diǎn)定義，每個節(jié)點(diǎn)有3個自由度：節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的x、y、z方向的平動。 本單元具有塑性、蠕變、膨脹、應(yīng)力剛化、大變形、大應(yīng)變等功能。具有沙漏控制的凝聚積分選項。下圖是本單元的示意圖：圖3 SOL

3、ID187幾何圖形 選擇菜單：ANSYS Main Menu->Preprocessor->Element Type->Add/Edit/Delete，在彈出的單元定義對話框中選擇Add，在彈出的單元類型庫對話框中選擇Structural Mass->3D Mass 21，OK。再Add。選擇Solid->Brick 8node 45，OK。Close。 由于3D Mass 21是剛性單元，所以應(yīng)當(dāng)設(shè)置質(zhì)量實常量為0：選擇菜單：Preprocessor->Real Constants->Add/Edit/Delete->Add，選中Type 1

4、Mass21，OK，將XYZ三個方向的質(zhì)量設(shè)置為0。Close。2.3 定義材料屬性選擇材料為鋼，查閱相關(guān)資料得鋼的彈性模量為2.06E11，泊松比為0.3，密度為7850kg/m3。選擇菜單ANSYS Main Menu->Preprocessor >Material Props>Material Models，在材料屬性對話框中依次雙擊Structural->Linear->Elastic->Isotropic，在彈出的對話框中設(shè)置EX（彈性模量）為2.06E11，PRXY（泊松比）為0.3，OK。再雙擊選擇Densit（密度）為7850，單擊OK即可。

5、Exit。2.4 網(wǎng)格劃分1)在實體外建立剛性節(jié)點(diǎn) 選擇菜單：Plot Ctrls->Numbering將Keypoint numbers選為on，OK。 創(chuàng)建實體外一點(diǎn)，選擇：Preprocessor->Modeling->Create->Keypoints->In Active CS，標(biāo)號為1000，坐標(biāo)為0、0、200，OK。如下圖：2)對實體和實體外點(diǎn)分別進(jìn)行網(wǎng)格化選擇：Preprocessor->Meshing->MeshTool->Mesh，選中實體，OK，網(wǎng)格劃分結(jié)束如下圖（可以看到局部應(yīng)力集中處已自動細(xì)化處理）： 選擇：Prepr

6、ocessor->Meshing->MeshTool->Mesh（將網(wǎng)格劃分工具中Mesh下拉列表里選擇為KeyPoints），點(diǎn)選1000點(diǎn)，OK。從下圖我們可以看出，有限元劃分后的點(diǎn)1000已經(jīng)變成了1，這就是我們需要的剛性點(diǎn)。11 448 449 446 4976 4975 4977 4974 1481 1480 126 1030 949 990 374 548 891 687 1116 1154 5846 924 883 836 146 1352 1311 4391 4403 1317 1307 1347 1318 1340 1299 5760 5810 5998 5

7、965 5966 5938 5976 5961 320 319 323 765 676 1153 196 292 238 1335 1354 1376 4532 112 4580 1417 143 1463 1453 19 20 1835 3180 1821 6618 6619 4966 142 143 4599 94 6608 93 1355 1314 1123 1465 334 4599 143 4583 5985 6017 5979 932 885 887 1328 6621 3342 6622 6114 6127 6098 6609 95 6610 1295 1269 1294 612

8、8 6143 6114 1197 1224 1253 5891 5946 5923 1396 1390 1413 1506 1611 216 1694 215 276 216 215 6056 6071 6092 1493 3 15 142 4646 3 1316 1296 1338 338 342 345 717 775 722 1693 217 1692 1285 1308 1329 717 719 775 6611 1841 6610 1432 1448 1462 1448 1457 97 6194 6181 6207 1314 1288 1295 6435 6458 1449 1461

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10、1145 654 621 620 473 474 477 5865 5930 5884 1339 1357 1378 463 460 464 6013 6060 6028 1075 1076 1009 933 888 910 1198 1172 1197 631 832 645 5026 381 382 385 1285 1286 1242 6079 6116 6115 606 604 569 670 669 672 1481 228 1480 1194 1134 1183 1327 1346 1364 1081 106 105 3327 3331 4268 3318 4306 515 518

11、 516 6140 6112 6127 746 751 750 5869 6449 6448 6420 6404 6395 6396 1151 370 1117 5744 5692 5721 3562 827 636 822 3326 3327 1232 1278 1275 1232 1197 1253 3332 3446 3416 209 1472 1470 3328 443 451 434 1459 99 98 6616 6617 4968 1359 1340 1358 1417 1463 1464 1347 1365 1317 1179 1178 1215 1127 1049 1128

12、1395 1409 1417 1374 1381 1347 1376 1387 1405 1040 1008 973 1130 1018 1051 4234 4391 4252 1108 1147 1176 4008 3737 3966 1092 1147 1108 926 997 964 1123 334 339 953 1043 1079 1041 1074 1101 550 549 804 873 804 850 830 883 911 131 130 1476 763 760 762 602 853 820 620 621 542 762 759 761 510 608 504 200

13、 1625 1624 178 1492 385 550 551 225 1469 224 385 551 388 850 549 803 1471 124 123 963 1078 1043 316 319 315 535 533 534 530 616 581 213 212 279 213 212 509 510 507 900 866 826 1686 1714 1715 383 381 384 370 1151 363 650 897 881 439 1324 1408 1331 1131 1190 1186 6499 6143 6142 6114 4969 5025 1248 123

14、0 1222 4153 4099 5930 5972 5953 1144 1224 1197 1179 1110 1178 862 920 944 1096 1079 1043 762 761 675 1007 968 998 1719 1693 1692 273 272 219 438 441 443 441 444 443 441 433 138 258 257 630 568 645 646 605 630 1613 1646 1621 701 708 705 759 757 755 5999 6013 5966 874 5943 5363 660 788 753 1635 1646 1

15、620 4971 6604 1836 6627 3346 3347 5891 5871 5852 1462 1447 1432 5994 5961 5976 5961 5994 5972 4008 4166 4108 3 1493 142 1426 1415 1414 429 1466 1463 143 142 5062 5025 5068 5027 315 317 312 3322 3321 3749 3549 3550 1401 1428 1457 6626 3346 3347 6626 4959 6625 6097 6092 1327 1364 1374 1467 1492 795 19

16、7 195 197 1644 195 1231 1262 1263 1260 1210 1209 17 1443 16 1347 1327 1374 619 650 651 1170 1097 1169 1646 1635 1641 908 979 980 1346 1380 1364 920 992 1025 4210 151 152 949 883 924 680 883 830 742 741 739 651 640 619 747 760 765 758 761 759 639 650 619 603 639 583 1089 1065 1035 312 313 315 308 314

17、 311 313 311 314 854 566 564 1620 1646 1613 1121 711 713 714 659 703 385 388 384 3330 3331 3330 3331 1230 1176 1222 1167 1209 1210 1095 1078 1141 1275 1249 1232 1640 1506 1640 1029 1220 1147 911 883 949 1072 1092 1108 388 551 575 873 964 939 6615 6614 100 882 835 651 1169 1231 1170 537 640 616 822 8

18、94 827 760 757 759 784 658 700 1673 1704 1674 439 143 144 4583 4234 4199 4166 3778 3951 1205 1204 1222 1278 1324 1331 1183 1155 1201 308 588 314 4240 4209 4176 1614 1644 1639 5057 5062 1466 1470 1472 313 312 311 315 313 316 3327 3328 3328 3329 3409 3543 3539 3332 3416 3333 3452 3951 3692 4345 1443 1

19、7 18 1414 1395 1417 619 537 583 1022 977 1042 903 871 870 242 241 288 1116 687 5057 1454 1455 1419 1455 1420 1419 90 1497 1438 1452 1458 92 90 91 6605 1420 1441 1008 1074 1041 1110 1109 1178 1327 1283 1346 601 990 952 1005 1316 1338 1356 999 941 1035 1171 1170 1213 906 977 942 996 1050 1017 877 938

20、961 583 639 619 1308 1328 894 910 827 886 888 933 1187 1220 1029 975 976 905 237 797 1122 964 850 926 1124 1152 1470 1642 1640 1634 1642 108 4391 107 675 764 762 834 734 648 667 666 665 1398 1397 1419 1357 1316 1356 1414 1417 1426 1278 1232 1253 1165 1093 1108 1050 972 1055 961 996 923 962 935 923 9

21、67 933 1020 1187 1130 1157 810 650 639 651 650 881 897 650 810 865 1035 854 700 630 645 1675 1658 1674 3951 4009 312 317 310 1354 1310 1351 6215 4968 4967 6618 4967 6617 1202 1184 1218 3408 3409 3539 3407 4649 3316 340 328 322 6500 3331 3692 3951 3778 830 642 680 1453 20 21 1415 1437 1403 19 1451 18

22、 536 535 537 1095 1168 1096 1370 1355 1337 1245 1223 1221 1229 1373 1326 1359 1102 1103 1052 1010 1077 1042 1103 1083 1048 1720 1737 1738 648 636 834 691 692 694 1032 588 622 543 536 533 535 530 536 616 485 583 535 1676 1706 1707 1675 1706 1676 1619 1707 1683 568 630 605 781 838 844 675 761 770 734 635 648 1455 1441 1420 1464 15 16 1345 1305 1326 1411 1349 1404 1185 1139 1027 1229 1223 1399 1398 1420 4407 4387 1132 1071 1091 983 894 948 917 936 926 477 481 482 820 865 563 1089 853 864 523 520 284 185 1484 301 251 302 5714 5525 5593 4221 4260