什么是理想平板一矩形截面简支梁梁模型

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-06-14 03:24 标签： 已知矩形截面简支梁

简支梁单跨梁锚栓基础等设计工具是一款综合性应用，这款软件是行业中的必备软件之一，大家可以直接使用，帮助专业使用者更好的进行工作计算，节省时间与精力。

1.结构分析是采用二维还是采用三维计算。二维为平面计算，三维为空间计算。在三维计算时是空间铰接杆还是空间刚接杆。空间铰接为二力杆系适用于网架，空间刚按为弯、压、剪杆适用于刚架。总之软件的选用应从力学概念和工程经验加以分析判断。

2.设计软件的适用范围，是多层还是高层，是还是厂房排架，是混凝土结构还是钢结构，是单纯的计算还是带有cad绘图等。每个设计软件都有它的特点、功能，还有它的解题能力的范围。

3.注意设计软件是网络版还是版。网络版适用于单位的计算机联网系统，而单机版只适用于单台计算机的使用。

4.设计软件的前处理功能，是AUTOCAD建模还是自研制的图形平台建模。要十分注意软件前处理的包装、见面、易操作性和易编辑效果。设计软件的后处理功能，有无多种工况的最不利组合，混凝土截面的配筋，钢结构应力验算、柱子的轴压比，有无计算结果的图形输出和归挡文件。

5.应考察设计软件的开发单位(或公司)的综合能力，素质修养，软件的鉴定时间，批准单位，应用年限，成熟程度，还应了解对设计软件的维护和升版能力。

6.有针对性的选择软件产品，属于多层平面框架，交叉梁的决不选择高层空间程序计算而把问题复杂化；反之属于复杂的高层结构决不能用简化的平面程序去解决。

7.考察结构软件，应以符合国家现行规范的原则为前提，即那些规范公式程序已考虑，那些规范公式程序未考虑。选择软件时还要着重考虑该软件产品前后处理图形的输出功能是否满足设计与审查的需求，是否能给设计人员有一种完整、清晰、归档的图形效果。

8.注意设计软件的应用平台。


基于 ABAQUS 简支梁受力和弯矩的相关分析 （梁单元和实体单元）
对于简支梁，基于 ABAQUS2016，首先用梁单元分析了梁受力作用下的应 力，变形，剪力和力矩；对同一模型，并用实体单元进行了相应的分析。另外， 还分析了梁结构受力和弯矩作用下的剪力及力矩分析。 对于 CAE 仿真分析具体细节操作并没有给出详细的操作，不过在后面上 传了对应的 cae，odb，inp 文件。不过要注意的是本文采用的是 ABAQUS2016 进行计算，低版本可能打不开，可以自己提交 inp 文件自己计算即可。可以到 小木虫搜索：“基于 ABAQUS 简支梁受力和弯矩的相关分析”进行相应文件 下载。 对于一简支梁，其结构简图如下所示，梁的一段受固支，一段受简支，在 梁的两端受集中载荷，梁的大直径 D=180mm，小直径 d=150mm，a=200mm， b=300mm，l=1600mm，F=300000N。现通过梁单元和实体单元分析简支梁的受 力情况，变形情况，以及分析其剪力和弯矩等。材料采用 45#钢，弹性模量 E=2.1e6MPa，泊松比 v=0.28。

图 1 简支梁结构简图

图 2 建立 part 并分割 接下来为梁结构分配材料，创建材料，定义弹性模量和泊松比，创建梁截 面形状，如图 3，非别定义两个圆，圆的直接分别为 180 和 150mm。然后创建 两个截面，截面选择梁截面，再选择图 2 中的所有梁，定义梁的方向矢量为（0， 0，-1）（点击图 3 中的 n2，n1，t 那个图标即可创建梁的方向矢量），最后把 创建好的梁赋给梁结构。

图 3 创建梁截面形状 接下来装配实体，再创建分析步，在创建分析步的时候，点击主菜单栏的 Output，编辑 Edit Field Output Request，在 SF 前面打钩，这样就可以在结果后 处理中输出截面剪力和力矩，如图 4 所示。在 Load 加载中，在固支处剪力边界 条件，约束 x，y，z，及绕 x 和 y 轴的转动，如图 5 所示，同理，在固支另一处 约束 y，z，及绕 x 和 y 轴的转动。在梁的两端添加集中力，集中力的大小为 300000N。最后对实体部件进行分网，采用 B32 梁单元，网格尺寸为 10。完成

以上工作后，创建作业并提交分析。（由于操作比较简单，故没有详细列下所 有操作步骤。）

从图 6 和图 7 可以知道，梁的最大应力以及 AB 段的应力都与理论解一致。 图 8 为梁的等效应力图，可见最大位移出现在梁的两端，最大有 1.639mm。 沿着梁的轴线建立路径，然后绘制出梁的变形，图 9 和图 10 分别给出了截面剪 力和力矩沿路径的变化情况。值得注意的是，图 9 中剪力图与材料力学的剪力 图有区别，其并不是按照设正法画的剪力图，不过其数值的绝对值与材料力学 上的一致。图 10 的弯矩图也材料力分析一致，图 11 为等效位移沿路径的变化 情况。

图 7 中间段等效应力图

前面打钩，同梁设置操作一样。

图 12 实体单元结构 图 13 给出了力载荷及边界条件加载情况，在梁左右两端加载力载荷，可以 选择对应的面，然后加载界面切应力（F/S=.=16.9765MPa， S 为圆的面积），也可以在加载面的中心建立参考点，然后把加载面与参考点 相耦合，然后直接在参考点加载 300000N 的力即可。在支撑处选择对应的面， 然后加载对应的边界条件约束即可。最后完成相应的分网并提交分析。

图 13 载荷及边界条件

图 16 输出剪力弯矩操作

图 17 输出剪力弯矩操作

图 18 剪力数据数据输出 图 14 给出了等效应力图，其数值结果与梁给出的结果一致，与理论计算也 一致，但是图 15 给出的等效位移图与梁单元计算的等效位移图不同，因此在具 体问题分析的时候，我们应该判断具体使用什么单元进行分析。图 16 到图 18 给出了如何把沿轴向方向各个截面的剪力和弯矩输出到一个 txt 文件的操作。在 图 16 中打开主菜单 Tools 中的 View Cut Manager，然后在轴线平面前面打钩，

结果如 16 所示，然后单击图 16 中的 Options，再单击 Slicing 进入到图 17，设 置实体切割的数目，然后单击 OK 即可。再在主菜单中单击 Report 的 Free Body Cut，然后按照图 18 中设置，然后单击 OK，这样就可以在 ABAQUS 的当前文 件夹找到 moment.txt 文件，里面记录了各个截面的力矩和弯矩，把里面的数据 复制到 excel


图 19 梁受力和弯矩结构简图 其建模等分析过程与前面第一个实例的梁单元分析一样，在梁的中点部分 进行切割。为了对比分析只有集中力，弯矩以及集中力和弯矩同时作用在梁上 的几种情形，如图 20，对应 Load 处右键单击，然后选择 Suppress，可以抑制 载荷作用，选择 Resume，可以激活抑制的载荷。通过载荷抑制或者激活的设置， 然后提交分析，就可以得到对应载荷情况下的结果。

图 20 载荷加载情况

（1）梁中部只受集中力情形 下面四个图给出了只受集中力载荷作用下的等效应力，等效位移，剪力和 弯矩图，剪力和弯矩图与材料力学分析一致。

图 23 轴线方向剪力图

图 24 轴线方向弯矩图 （2）梁中部只受弯矩作用 下面四个图给出了在梁的中部只加载弯矩作用下的等效应力，等效位移， 力矩和弯矩图。从剪力和弯矩图可以知道，整个梁受到 90000N（Me*l=9e7 N?mm *1000mm=90000N）的剪力作用，这与材料力学分析不一致，这应该引 起关注。在材料力学分析中，只受到弯矩作用时，应该没有剪力作用，不过按

照这思路也可以做出有弯矩作用下的剪力和弯矩图。在弯矩图中可以知道，弯 矩中部处出现了突变，有均匀剪力作用处，其弯矩呈现线性变化。

图 27 轴线方向剪力图

图 29 轴线方向弯矩图 （3）梁中部同时受集中力和弯矩作用 下面四图给出了梁在中部同时受到集中力和弯矩作用下的等效应力，等效 位移，剪力和弯矩图。从剪力图知道，当给梁加载弯矩后，改变了梁的剪力和 弯矩，不过在梁的中部，梁的弯矩图出现了突变，这与材料力学的分析变化趋 势相一致。

图 32 轴线方向剪力图

图 33 轴线方向弯矩图

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