梁结构应力分布ANSYS分析

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 先进制造及模具设计制造实验

梁结构应力分布ANSYS分析

学院名称：机械工程学院

专业班级：研1402

学生姓名：XX

学生学号：S1403062

2015年5 月

梁结构应力分布ANSYS分析

（XX，S1403062，江苏大学）

摘要：本文比较典型地介绍了如何用有限元分析工具分析梁结构受到静力时的应力的分布状态。我们遵循对梁结构进行有限元分析的方法，建立了一个完整的有限元分析过程。首先是建立梁结构模型，然后进行网格划分，接着进行约束和加载，最后计算得出结论，输出各种图像供设计时参考。通过本论文，我们对有限元法在现代工程结构设计中的作用、使用方法有个初步的认识。

关键词：梁结构；应力状态；有限元分析；梁结构模型。

Beam structure stress distribution of ANSYS

analysis

（Dingrui, S1403062, Jiangsu university）

Abstract: This article is typically introduced how to use the finite element analysis tool to analyze the stress of beam structure under static state distribution. We follow the beam structure finite element analysis method, established the finite element analysis of a complete process. Is good beam structure model is established first, and then to carry on the grid, then for constraint and load, calculated the final conclusion, the output of images for design reference. In this article, we have the role of the finite element method in modern engineering structural design, use method has a preliminary understanding.

Key words: beam structure; Stress state; The finite element analysis; Beam structure model.

1引言

在现代机械工程设计中，梁是运用得比较多的一种结构。梁结构简单，当是受到复杂外力、力矩作用时，可以手动计算应力情况。手动计算虽然方法简单，但计算量大，不容易保证准确性。相比而言，有限元分析方法借助计算机，计算精度高，

且能保证准确性。另外，有限元法分析梁结构时，建模简单，施加应力和约束也相对容易，能分析梁结构应力状况的具体分布、最大变形量以及中性面位置，优势明显。以下介绍一种常见梁的受力状况，并采用有限元法进行静力分析，得出了与手动计算基本吻合的结论。以下为此次分析对象。

梁的截面形状为梯形截面，各个截面尺寸相同。两端受弯矩沿中性面发生弯曲，如图2-1所示。试利用ANSYS 软件对此梯形截面梁进行静力学分析，以获得沿梁AA 截面的应力分布情况。

2有限元模型的建立

2.1建立模型首先进入ANSYS 中，采用自下而上的建模方式，创建梁结构有限元分析模型，同时定义模型的材料单元为Brick 8-node 45，弹性模量为200e9，泊松比为0.3。由于分析不需要定义实常数，因此可忽略提示，关闭Real Constants 菜单。

建立的切片模型如下： r

θ A

M M

A -A 截面

D,B C,A

1#面 2#面 B D

2.2网格划分

显示边线，关闭背景。通过Meshtool工具对建立好的模型进行网格划分。首先设定网格划分参数，分别设置不同线条的网格划分参数后，采用六面体单元划分模型网格。在MeshTool菜单的Shape栏选择Hex选项。在MeshTool下拉列表框中确保选中Volumes，保证实体通过体单元划分。单击Mesh按钮后，单击拾取对话框中

Pick All按钮。划分网格后的图形1所示：

图1 划分网格

2.3施加约束

对照实际受力情况，对1#面和2#面定义载荷和约束。首先定义1#面上关键点

A的约束，其次定义1#面的面约束，接着定义1#面上AB线的约束。对于2#面，采取的定义约束的方法则有所不同。由于v方向边界条件为空间函数，因此需要通过定义函数来定义约束。首先编辑函数，然后加载函数，最后在2＃面上定义函数边界。最后定义CD线上的约束。

2.4 施加载荷并求解

进入求解器，检查输入无误后，进行以下操作求解。

GUI: Main Menu >Solution >Solve >Current LS

2.5 查看分析结果

（1）查看等效应力

首先显示等效应力等值线图，如图2所示,从右视图上得知，最大等效应力为147MPa，出现在对称线的底部。

图2 等效应力等值线图

（2）查看环向应力

在ANSYS中，σθ表示柱坐标中的SY应力，所以要显示σθ，需要将当前坐标系转换到柱坐标。首先设置结果文件输出参数，以整体柱坐标系输出分析结果，然后在左侧列表中选择Stress，在右侧列表中选择Y-direction SY，单击OK按钮，得到环向应力等值线图，如图3所示。

图3 环向应力等值线图

（3）查看中性轴

中性轴的位置就是σθ值为零的位置，通过查看梁的中性轴可以简单判断分析结果是否合理。为了单独显示中性轴，首先调整一下显示色彩，操作如下：GUI: Utility Menu>PlotCtrls>Style>Contours>Uniform Contours 上述设置使应力为负和应力为正的区域以不同的色彩显示，即在0<σθ<200MPa 区域显示红色，在-200MPa<σθ<0区域显示蓝色，这两种颜色的相交处为中性轴，如图4所示。

有限元分析结果显示中性轴是弯曲的，这与《材料力学》中关于中性轴的假定相矛盾，考虑到经典理论与工程实际的差别，结果可以接受。

图4梁的中性轴

（5）查看径向应力

柱坐标系中径向应力就是SX应力。首先显示径向应力分析结果，操作如下：GUI: Main Menu>General Postproc>Plot results>Nodal Solu

在左侧列表中选择Stress，在右侧列表中选择X-direction SX，然后单击OK按钮。为了显示方便，将颜色设置恢复原样，操作如下：

GUI: Utility Menu>PlotCtrls>Style>Contours>Uniform Contours

在Number of contours文本框中输入9，在Contour Intervals选项组中选择Auto calculated,单击OK按钮，即可得到径向应力等值线图，如图6所示，从中可发现整个截面上的径向应力均为拉应力。

图6 径向应力等值线图

（6）查看变形后图形

显示变形后图形的操作如下：

GUI: Main Menu>General Postproc >Plot Results>Deformed Shape>Def+undeformed

此时在图形窗口中显示出变形前后图形，如图7所示，从图中可知，最大位移DMX=0.2240e-4m。

图7 变形前后图形

2.6验证分析结果

首先验证约束是否合理，是否满足约束。这部分已经在后处理部分得到验证。下面验证反作用力是否合理。首先列出反作用力，操作如下：

GUI: Main Menu>General Postproc>List Results>Reaction Solu

在Item to be listed（被显示项目）列表中选择All struc forc F（所有结构反作用力），然后单击OK按钮。

由于模型没有直接承受外力，所以平衡方程中合力应该为零。径向力（FX）大小为4.6N，接近零。通过更加精确地选择rc可以将径向力变得更小。周向合力FY 和轴向合力FZ也非常小，但不为零，具体原因是FX不为零，因此结构平衡方程是一个近似值。

3结论

(1) 建模：

熟悉了基本的建模操作，掌握了布尔减操作；掌握了如何通过Space Ratio控制网格细化参数；掌握了工作坐标系的转换方法，能够根据需要转动或者平移工作平面，了解节点坐标系的含义及其与整体坐标系的关系。

(2) 施加载荷和求解：

掌握了通过函数定义模型边界条件的方法，能够根据不规则边界定义相应的函

数。

(3) 查看分析结果：

掌握了显示变形图形和应力等值线图的操作，了解不同坐标系下同一个参量的不同表达方式，如在柱坐标中FY对应的是环向应力σθ，而在笛卡儿坐标系中则是σy；能够通过动画显示参数的变化过程；掌握静力分析问题基本的验证技巧，知道如何通过已知的数据及常识进行简单的判断。

(4) 结论

梁结构受静力时的应力有限元分析，不仅基本符合人工计算得到的数据，而且在精度方面有一定优势。计算速度快，数据全面，可以有效的缩短设计周期。不失为一种现代的设计分析方法。

4参考文献:

[1]王新荣，陈永波.《有限元法基础及ANSYS应用》. 科学出版社.

[2]康红梅.《ANSYS实验2：梁结构静力有限元分析》.

[3]黄世伟.《基于ANSYS的垂直垃圾压缩机有限元分析》.

[4]吕建国，胡仁喜.《ANSYS 14.0有限元分析入门与提高》.化学工业出版社

[5]曾攀.《有限元分析基础教程》.清华大学出版社

[6]曾攀.《有限元分析及应用》.清华大学出版社

箱梁的结构与受力特点

（二）箱形截面的配筋箱形截面的预应力混凝土结构一般配有预应力钢筋和非预应力向普通钢筋。 1、纵向预应力钢筋：结构的主要受力钢筋，根据正负弯矩的需要一般布置在顶板和底板内。这些预应力钢束部分上弯或下弯而锚于助板，以产生预剪力。近年来，由于大吨位预应力束的采用，使在大跨径桥梁设计中，无需单纯为了布置众多的预应力束而增大顶板或底板面积，使结构设计简洁，而又便于施工。 2、横向预应力钢筋：当箱梁肋板间距厚的桥面板。的上、下两层钢筋网间，锚固于悬臂板端。 3时，可布置竖向预应力钢筋，面桥梁都采用三向预应力。 4 钢筋网。必须指出，因此必须精心设计，做到既安全又经济。第二节箱形梁的受力特点作用在箱形梁上的主要荷载是恒载与活载。恒载一般是对称作用的，活载可以是对称作用，但更多的情况是偏心作用的，因此，作用于箱形梁的外力可综合表达为偏心荷载来进行结构分析；在偏心荷载作用下，箱形梁将产生纵向弯曲、扭转、畸变及横向挠曲四种基本变形状态。详见图2-4。 1、纵向弯曲产生竖向变位w ，在横截面上起纵向正应力M σ及剪应力M τ。对于肋距不大的箱形梁，M σ按初等梁理论计算，当肋距较大时，会出现所谓“剪力滞效应”。即翼板中的M σ分布不均匀，近肋翼板处产生应力高 βα+= 刚性扭转横向挠曲图2-4 箱形梁在偏心荷载作用下的变形状态

峰，而远肋翼板处则产生应力低谷，这称为“正剪力滞”；反之，如果近肋翼板处产生应力低谷，而远肋翼板处则产生应力高峰，则为“负剪力滞”。对于肋距较大的宽箱梁，这种应力高峰可达相当大比例，必须引起重视。 2、刚性扭转刚性扭转即受扭时箱形的周边不变形。扭转产生扭转角θ。分自由扭转与约束扭转。（1）自由扭转：箱形梁受扭时，截面各纤维的纵向变形是自由的，杆件端面虽出现凹凸，但纵向纵维无伸长缩短，能自由翘曲，因而不产生纵向正应力，只产生自由扭转剪应力K τ。（2）约束扭转：受扭时纵向纤维变形不自由，受到拉伸或压缩，截面不能自由翘曲。约束扭转在截面上产生翘曲正应力w σ和约束扭转剪应力w τ。产生约束扭转的原因：支承条件的约束，如固端支承约束纵向纤维变形；受扭时截面形状及其沿梁纵向的变化，使截面各点纤维变形不协调也将产生约束扭转。如等厚壁的矩形箱梁、变截面梁、设横隔板的箱梁等，即使不受支承约束，也将产生约束扭转。 3、畸变（即受扭时截面周边变形）畸变的主要变形特征是畸变角γ。薄壁宽箱的矩形截面受扭变形后，无法保持截面的投影仍为矩形。畸变产生翘曲正应力dw σ和畸变剪应力dw τ。 4、横向弯曲：畸变还会引起箱形截面各板的横向弯曲，在板内产生横向弯曲应力dt σ （纵截面上）。 5、局部荷载的影响：箱形梁承受偏心荷载作用，除了按弯扭杆件进行整体分析外，还应考虑局部荷载的影响。车辆荷载作用于顶板，除直接受荷载部分产生横向弯曲外，由于整个截面形成超静定结构，因而引起其它各部分也产生横向弯曲。图2-5表示箱形截面在顶板上作用车辆荷载，在各板中产生横向弯矩图。这些弯矩在各板的纵截面上产生横向弯曲正应力c σ及剪应力。综合箱形梁在偏心荷载作用下产生的应力有：在横截面上：纵向正应力：dw w M z σσσσ++= 剪应力：dw w M K τττττ+++= 在纵截面上；横向弯曲正应力：c dt s σσσ+= 在预应力混凝土梁中，跨径越大，恒载占总荷载比例就越大。一般地，由于恒载产生的对称弯曲应力是主要的，而由于活载偏心所产生的扭转应力是次要的。如果箱壁较厚，或沿梁的纵向布置一定数量的横隔板，限制箱形梁的畸变，则畸变应力也是不大的。但对于少设或不设横隔板的宽箱薄壁梁，畸变应力不可忽视。板的横向应力对于顶板、肋板及底板的配筋具有重要意义，必须引起重视。图2-5 局部荷载作用下横向弯矩图

Ansys受力分析例程

三维托架实体受力分析例程（题目） ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。题目：1、三维托架实体受力分析：托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29×106psi，泊松比v=0.3.试通过ANSYS输出其变形图及其托架的von Mises应力分布。题目1的分析。先进行建模，此建模的难点在对V3的构建（既图中的红色部分）。要想构建V3，首先应将A15做出来，然后执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>V olumes命令，将所有的实体合并为一个整体。建模后，就对模型进行网格的划分，实行Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,先对网格尺寸进行编辑，选0.1，然后点Meshing，Pick all进行网格划分，所得结果如图1。划分网格后，就可以对模型施加约束并进行加载求解了。施加约束时要注意，由于三维托架只是通过两个孔进行固定，故施加约束应该只是针对两孔的内表面，执行Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>Symmetry B.C>On Areas命令，然后拾取两孔的内表面，单击OK就行了。施加约束后，就可以对实体进行加载求解了，载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的，加载后求解运算，托架的变形图如图2。

梁结构应力分布ANSYS分析汇总

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 先进制造及模具设计制造实验梁结构应力分布ANSYS分析学院名称：机械工程学院专业班级：研1402 学生姓名：XX 学生学号：S1403062 2015年5 月

梁结构应力分布ANSYS分析（XX，S1403062，江苏大学）摘要：本文比较典型地介绍了如何用有限元分析工具分析梁结构受到静力时的应力的分布状态。我们遵循对梁结构进行有限元分析的方法，建立了一个完整的有限元分析过程。首先是建立梁结构模型，然后进行网格划分，接着进行约束和加载，最后计算得出结论，输出各种图像供设计时参考。通过本论文，我们对有限元法在现代工程结构设计中的作用、使用方法有个初步的认识。关键词：梁结构；应力状态；有限元分析；梁结构模型。 Beam structure stress distribution of ANSYS analysis （Dingrui, S1403062, Jiangsu university） Abstract: This article is typically introduced how to use the finite element analysis tool to analyze the stress of beam structure under static state distribution. We follow the beam structure finite element analysis method, established the finite element analysis of a complete process. Is good beam structure model is established first, and then to carry on the grid, then for constraint and load, calculated the final conclusion, the output of images for design reference. In this article, we have the role of the finite element method in modern engineering structural design, use method has a preliminary understanding. Key words: beam structure; Stress state; The finite element analysis; Beam structure model. 1引言在现代机械工程设计中，梁是运用得比较多的一种结构。梁结构简单，当是受到复杂外力、力矩作用时，可以手动计算应力情况。手动计算虽然方法简单，但计算量大，不容易保证准确性。相比而言，有限元分析方法借助计算机，计算精度高，

ANSYS悬臂梁的自由端受力的有限元计算[1]

悬臂梁自由端受力的有限元计算任柳杰10110290005 一、计算目的 1、掌握ANSYS软件的基本几何形体构造、网格划分、边界条件施加等方法。 2、熟悉有限元建模、求解及结果分析步骤和方法。 3、利用ANSYS软件对梁结构进行有限元计算。 4、梁的变形、挠曲线等情况的分析。 5、一维梁单元，二维壳单元，三维实体单元对计算结果的影响。 6、载荷施加在不同的节点上对结果的影响。二、计算设备 PC，ANSYS软件（版本为11.0）三、计算内容悬臂梁受力模型如上图所示，一段长100[mm]的梁，一端固定，另一段受到平行于梁截面的集中力F的作用，F=100[N]。梁的截面为正方形，边长为10[mm]。梁所用的材料：弹性模量E=2.0 105[MPa]，泊松比0.3。四、计算步骤（以梁单元为例） 1、分析问题。分析该物理模型可知，截面边长/梁长度=0.1是一个较小的值，我们可以用梁单元来分析这样的模型。当然，建立合适的壳单元模型和实体单元模型也是可以的。故拟采用这三种不同的方式建立模型。以下主要阐述采用梁单元的模型的计算步骤。 2、建立有限元模型。 a)创建工作文件夹并添加标题；在个人的工作目录下创建一个文件夹，命名为beam，用于保存分析过程中生成的各种文件。启动ANSYS后，使用菜单“File”——“Change Directory…”将工作目录指向beam 文件夹；使用/FILNAME,BEAM命令将文件名改为BEAM，这样分析过程中生成的文件均以BEAM为前缀。偏好设定为结构分析，操作如下： GUI: Main Menu > Preferences > Structural b)选择单元；进入单元类型库，操作如下： GUI: Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete > Add… 对话框左侧选择Beam选项，在右侧列表中选择2D elastic 3选项，然后单击OK按钮。

悬臂梁分析报告

悬臂梁受力分析报告高一博 2016.11.13 西安理工大学机械与精密仪器工程学院

摘要利用ANSYS对悬臂梁进行有限元静力学分析,得到悬臂梁的最大应力和挠度位移。从而校验结构强度和尺寸定义，从而对结构进行最优化设计修正。关键词：悬臂梁，变形分析，应力分析

目录一.问题描述： (4) 二.分析的目的和内容： (4) 三.分析方案和有限元建模方法： (4) 四.几何模型 (4) 五．有限元模型 (4) 六．计算结果： (5) 七.结果合理性的讨论、分析 (8) 八．结论 (8) 参考文献 (8)

一.问题描述：现有一悬臂梁，长500MM，一端固定，另外一端施加一个竖直向下的集中力200N。其截面20MMX20MM的矩形，现在要分析该梁的在集中力作用下产生的位移，应力和局部应力。二.分析的目的和内容： 1.观察悬臂梁的变形情况； 2.观察分析悬臂梁的应力变化； 3.找出其最大变形和最大应力点，分析形成原因；三.分析方案和有限元建模方法： 1.使用ANSYS-modeling-create-volumes-block建模， 2.对梁进行材料定义，网格划分。 3.一端固定，另外一端施加一个向下的200N的力。 4.后处理中查看梁的应力和变形情况。四.几何模型 500X20X20的梁在在ANSYS中进行绘制.由于结构简单规则，无需简化。五．有限元模型单元类型：solid brick8node45 材料参数：弹性模量2e+11pa,泊松比0.3 边界条件：一端固定，一端施加载荷载荷：F=200N 划分网格后的悬臂梁模型

管道应力分析报告概述

管道应力分析概述 CAESARII软件介绍 CAESARII管道应力分析软件是由美国COADE公司研发的压力管道应力分析专业软件。它既可以分析计算静态分析，也可进行动态分析。CAESARII向用户提供完备的国际上的通用管道设计规范，使用方便快捷。交互式数据输入图形输出，使用户可直观查看模型（单线、线框，实体图）强大的3D计算结果图形分析功能，丰富的约束类型，对边界条件提供最广泛的支撑类型选择、膨胀节库和法兰库，并且允许用户扩展自己的库。钢结构建模，并提供多种钢结构数据库.结构模型可以同管道模型合并,统一分析膨胀节可通过标准库选取自动建模、冷紧单元/弯头，三通应力强度因子（SIF）的计算、交互式的列表编辑输入格式用户控制和选择的程序运行方式,用户可定义各种工况。一、管道应力分析的原则管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题。二、管道应力分析的主要内容管道应力分析分为静力分析和动力分析。静力分析包括： 1）压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏； 2）管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算——防止疲劳破坏； 3）管道对设备作用力的计算——防止作用力太大，保证设备正常运行； 4）管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据； 5）管道上法兰的受力计算——防止法兰汇漏。动力分析包括：

l）管道自振频率分析——防止管道系统共振； 2）管道强迫振动响应分析——控制管道振动及应力； 3）往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析——防止气柱共振； 4）往复压缩机（泵）压力脉动分析——控制压力脉动值。三、管道上可能承受的荷载（1）重力荷载：包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等；（2）压力荷载：压力载荷包括内压力和外压力；（3）位移荷载：位移载荷包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等；（4）风荷载；（5）地震荷载；（6）瞬变流冲击荷载：如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击：（7）两相流脉动荷载；（8）压力脉动荷载：如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动；（9）机械振动荷载：如回转设备的振动。四、管道应力分析的目的 1）为了使管道和管件内的应力不超过许用应力值； 2）为了使与管系相连的设备的管口荷载在制造商或国际规范（如 NEMA SM-23、API-610、API-6 17等）规定的许用范围内； 3）为了使与管系相连的设备管口的局部应力在 ASME Vlll的允许范围内； 4）为了计算管系中支架和约束的设计荷载；

ansys切削加工受力分析

1绪论金属切削是机械制造行业中的一类重要的加工手段。美国和日本每年花费在切削加工方面的费用分别高达1000 亿美元和10000亿日元。中国目前拥有各类金属切削机床超过300 万台, 各类高速钢刀具年产量达3.9 亿件, 每年用于制造刀具的硬质合金超过5000吨。可见切削加工仍然是目前国际上加工制造精密金属零件的主要办法。19世纪中期, 人们开始对金属切削过程的研究, 到现在已经有一百多年历史。由于金属切削本身具有非常复杂的机理, 对其研究一直是国内外研究的重点和难点。过去通常采用实验法, 它具有跟踪观测困难、观测设备昂贵、实验周期长、人力消耗大、综合成本高等不利因素。本文利用材料变形的弹塑性理论, 建立工件材料的模型,借助大型商业有限元软件ANSYS, 通过输入材料性能参数、建立有限元模型、施加约束及载荷、计算, 对正交金属切削的受力情况进行了分析。以前角10°、后角8°的YT 类硬质合金刀具切削45号钢为实例进行计算。切削厚度为2 mm时形成带状切屑。提取不同阶段应力场分布云图, 分析了切削区应力的变化过程。这种方法比传统实验法快捷、有效, 为金属切削过程的研究开辟了一条新的道路。 2设计要求根据有限元分析理论，根据ANSYS的求解步骤，建立切削加工的三维模型。对该模型进行网格划分并施加约束边界条件，最后进行求解得出应力分布云图，并以此云图分析得出结论。 3金属切削简介［3］金属切削过程，从实质讲，就是产生切屑和形成已加工表面的过程。产生切屑和形成已加王表面是金属切削时密切相关的两个方面。 3.1切削方式切削时，当工件材料一定，所产生切屑的形态和形成已加工表面的特性，在很大程度上决定于切削方式。切削方式是由刀具切削刃和工件间的运动所决定，可分为：直角切削、斜角切削和普通切削三种方式。 3.2切屑的基本形态金属切削时，由于工件材料、刀具几何形状和切削用量不同，会出现各种不同形态的切屑。但从变形观点出发，可归纳为四种基本形态。 1．带状切屑切屑呈连续状、与前刀面接触的底层光滑、背面呈毛葺状。

悬臂梁的受力分析与结构优化

悬臂梁的受力分析与结构优化吴鑫龙3136202062 【摘要】悬臂梁不管是在工程设计还是在机械设计中都有着广泛的应用，其有着结构简单，经济实用等优点。但受到其自身结构的限制，一般悬臂梁的力学性能和使用性能都会受到很大的限制。本篇主要探究悬臂梁在使用中的受力情况并从材料力学的角度来对其进行优化设计,并对新设计悬臂梁进行分析。【Abstract 】Cantilever whether in engineering or mechanical design have a wide range of applications, it has a simple structure, economical and practical advantages. But by its own structural limitations, the general cantilever mechanical properties and performance will be greatly limited. This thesis is focus on exploring the cantilever in use from the perspective of the forces and the mechanical design to be optimized., and analysis the new design cantilever . 【关键词】悬臂梁受力设计【Keywords】cantilever force analysis optimization 背景及意义悬臂梁是指梁的一端为不产生轴向、垂直位移和转动的固定支座，另一端为自由端（可以产生平行于轴向和垂直于轴向的力）。在实际工程分析中，大部分实际工程受力部件都可以简化为悬臂梁。但是悬臂梁的缺点在于它的受力性能不好，即使只是在悬臂梁末端施加一个较小的载荷，通过较长力臂的放大作用，也会对底部连接处产生一个很大的弯矩。因此，对悬臂梁强度校核前的受力分析和对其进行优化设计对工程和机械领域的发展都有着极大的意义。一般悬臂梁的受力分析一般悬臂梁，既没有经过任何结构和形状改变的普通悬臂梁。

梁结构的受力分析

南昌航空大学实验报告课程名称：CAD/CAE 软件应用实验名称：梁结构的受力分析指导老师评定：签名：（一）实验目的：掌握对梁结构进行有限元分析的方法。（二）实验要求： 1.要求对梁结构进行有限元分析，了解梁单元的使用方法。 2.要求把有限元结果与理论计算结果进行对比。（三）实验内容： ① /prep7 et,1,beam3 MP,EX,1,200E9 R,1,3E-4,2.5E-9,0.01 N,1,0,0 N,2,1,0 N,3,2,0 N,4,3,0 N,5,4,0 E,1,2 E,2,3 E,3,4 E,4,5 FINISH /SOLU D,1,ALL,0 F,3,FY,-2 SFBEAM,3,1,PRES,0.05 SFBEAM,4,1,PRES,0.05 SOLVE FINISH /POST1 SET,1,1 PLDISP FINISH /TITLE,肖曾12061210 ② /prep7 et,1,188 mp,ex,1,2e6 mp,nuxy,1,0.3 mp,dens,1,7800 sectype,1,beam,i,beam secdata,6.535,6.535,8,06,0.465,0.465,0.285 sectype,2,beam,i,column secdata,12,12,12.12,0.605,0.605,0.39 sectype,3,beam,hrec,peak secdata,6,6,0.25,0.25,0.25,0.25 k,1,-90,0,60 k,2,90,0,60 k,3,90,0,-60 k,4,-90,0,-60 kgen,2,all,,,,120 k,9,0,180,0 k,101,90 k,102,-90 k,103,-90,200,60 k,104,90,200,60 k,105,90,200,-60 k,106,-90,200,-60 L,1,5 L,2,6 L,3,7 L,4,8 L,5,6 L,6,7 L,7,8 L,8,5 L,9,5 L,9,6 L,9,7 L,9,8 lsel,,loc,y,0,119 cm,lvert,line lsel,,loc,y,120 cm,lhoriz,line lsel,,loc,y,121,180 cm,lslope,line lsel,all cmsel,,lslope lsel,s,loc,x,-90,0 lsel,a,loc,z,0,60 latt,1,,1,,103,,3 cmsel,,lslope lsel,s,loc,x,0,90 lsel,a,loc,z,0,60 latt,1,,1,,104,,3 cmsel,,lslope lsel,s,loc,x,0,900 lsel,a,loc,z,-60,0 latt,1,,1,,105,,3 cmsel,,lslope lsel,s,loc,x,-90,0 lsel,a,loc,z,-60,0 latt,1,,1,,106,,3 cmsel,,lvert lsel,r,loc,x,-90 latt,1,,1,,102,,2 cmsel,,lvert lsel,r,loc,x,90 latt,1,,1,,101,,2 cmsel,,lhoriz lsel,u,loc,z,-60 lsel,u,loc,x,90

ansys三维梁结构分析

课程分析 COURSE ANALYSIS 题目：三维梁结构分析系别：机械工程系专业：机械设计制造及自动化学制：四年姓名：学号：导师： 20 14 年6 月8 日

分析1：三维梁结构分析姓名：班级：学号：一、概述此次分析的模型为三维梁结构，梁结构如图所示，最上端（红色）为m R 4.0=圆截面，其余横截面积为m m 5.05.0?矩形。此模型的弹性模量为GPa E 150=，泊松比为25.0，材料密度为32600m Kg =ρ。模型的约束情况为底部四个支撑点完全约束，其所受载荷作用在顶端两点，力的方向在YZ 平面，与Y 成?30角，且模型自重不可忽略。据此条件求梁的最大应力及最大变形。（可采用188Beam 单元模拟）二、模型及约束情况下面介绍模型的创建及约束的施加。 1、模型创建

通过观察模型的结构特征，可以现创建两个m 4? 5 ?的长方体 m5 m 叠加，再将第二个长方体沿m 5?面内的对角线分割，并删除上半部 m5 分，然后对这两个体求和，再分别将体单元和面单元删除。这样就只剩下线单元。最后再将剩下的线补充加上。如下图所示。 2、材料定义模型创建完成后，再定义材料的单元类型、弹性模量、泊松比及密度。通过tion sec分别定义m =圆截面及m R4.0 5.0?矩形截面。定 m5.0 义完之后，分别将这两个截面应用到相应的梁上。 3、网格划分通过meshtool工具设置网格划分尺寸及网格划分命令。打开形状因子，结果如下图所示。

4、约束及载荷施加按照要求在模型底部四个支撑点施加完全约束，在顶部两个点施加N F N F y z 3031,1750-=-=的载荷，在Z 方向施加重力加速度28.9s m kg g ?=。结果如下图所示。 5、模型求解完成上述定义之后，即可进行模型求解。

ansys有限元受力分析

起重机桁架结构的受力分析摘要：本文利用ansys14.5平台研究货物起重机的受力情况，通过对起重机架的建模和求解，进一步熟悉了ansys的分析过程，并求出了起重机架的变形，位移和应力等方面的力学量，为起重机架结构和材料的改进提供了依据。 1 引言如下图所示的货物起重机，由两个桁架结构组成，它们通过交叉支撑结合在一起。每个桁架结构的两个主要构件是箱型钢架。每个桁架结构通过内部支撑来加固，内部支承焊接在方框钢架上。连接两个桁架的交叉支承销接在桁架结构上。所有构件材料都是中强度钢，EX=200E9Pa，EY=300E9Pa，μ=0.25，G=80E9。它在端部承受10KN沿Y轴负方向的载荷时，用有限元软件求出最大受力点及应力和位移情况。

内部支承及交叉支承梁截面桁架结构主要构件梁截面 2 计算模型 2.1 设置工作环境启动Mechanical APDL Product Launcher 14.5，弹出Mechanical APDL Pr oduct Launcher 14.5窗口。设置参数、工作目录、工作名称，单击Run进入AN SYS 14.5 GUI界面。在主菜单元中选择Preferences命令，选择分析类型为Stru ctural，单击OK按钮，完成分析环境设置，如图2.1所示。图2.1

2.2 定义单元与材料属性在GUI界面中选择Main Menu>Preprocessor>Element Type> Add/Edit/ Delete命令，弹出图2.2所示的Element Type对话框，选择单元类型为LINK1 80，单击OK按钮。图2.2 在GUI界面中选择Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material M odels命令，弹出图2.3所示的Define Material Model Behavior对话框，选择材料模型为结构、线性、弹性、各向异性，然后输入EX=2E11，EY=3E11，P RXY=0.25，GXY=8E10，输入密度7800，单击OK按钮完成。图2.3 下面定义截面特性，在GUI中选择Main Menu→Preprocessor→Real Con stants→Add/Edit/Delete命令，弹出Real Constants对话框，单击Add按钮选择LINK180，输入实常号1，截面积0.0014，单击Apply按钮，设置常数编号2，截面积0.0011，单击OK按钮完成，此时Real Constants对话框中列出了已定义的两个不同的实常数，完成单元及材料属性的定义，如图2.4和图2.5所示。

悬臂梁应变测量

悬臂梁应变测量摘要：在航空、机械及材料研究领域中，零件的强度是一个很重要问题。研究强度问题的途径之一便是实验应力分析。本课程设计便是利用实验应力分析中的电测法来测定弹性元件等强度悬臂梁在力的作用下产生的应变。具体方法是通过在悬臂梁上粘贴三个应变片，它们均分布在悬臂梁的上表面上，其中一应变片位于纵向轴的中心线上，其余两个应变片分别位于轴中心线的两侧等距离处，且靠近变动端；然后通过增减砝码的个数改变所加的力，利用数字万用表记录、读取数据。为了减小实验误差，本实验采用多次测量求平均值的方法，并对实验数据利用Excel进行了拟合，作出了应变片的电阻变化值与载荷之间的关系图，再根据有关公式，最终得出在弹性限度内悬臂梁的应变与它所受到的外力大小成线性关系。关键词：电测法；应变片；悬臂梁；数字万用表

引言研究强度问题可以有两种途径，即理论分析和实验应力分析。实验应力分析是用实验方法来分析和确定受力构件的应力、应变状态的一门科学，通过实验应力分析可以检验和提高设计质量、工程结构的安全性和可靠性，并且可以达到减少材料消耗、降低生产成本和节约能源的要求。实验应力分析的方法很多，有电测法、光测法、机械测量方法等。本实验主要是利用电测法。电测法有电阻、电容、电感测试等多种方法，其中以电阻应变测量方法应用较为普遍。电阻应变测量方法是用电阻应变片测定构件表面的应变，再根据应变--应力关系确定构件表面应力状态。工程中常用此方法来测量模型或实物表面不同点的应力，它具有较高的灵敏度和精度。由于输出的是电信号，易于实现测量数字化和自动化，并可进行遥测。电阻应变测量可以在高温、高压、高速旋转、强磁场、液下等特殊条件下进行，此外还可以对动态应力进行测量。由于电阻应变片具有体积小、质量轻、价格便宜等优点，且电阻应变测试方法具有实时性、现场性，因此它已成为实验应力分析中应用最广的一种方法。它的主要缺点就是，一个电阻应变片只能测量构件表面一个点在某一个方向的应变，不能进行全域性的测量]1[。本实验为悬臂梁的应变测量，所谓的悬臂梁，即一端固定，另一端可以动的弹性元件。应变是描述一点处变形程度的力学量，它是由载荷、温度、湿度等因素引起的物体局部的相对变形，主要有线应变和切应变两类。电阻应变片是一种将机械构件上应变的变化转换为电阻变化的传感元件。本实验使用的方法为电测法，通过逐级加减载荷改变悬臂梁所受的力，使之发生不同的形变，用电阻应变片作为传感器，将微小的形变这个非电学量转换成电学量电阻的变化来测量悬臂梁的主应变。在该实验中电阻的变化量是通过数字万用表直接读数处理得到的，之后通过应力与应变之间的关系得出悬臂梁所受的正应力，利用Excel制作出拟合曲线进行分析。本实验主要目的在于了解悬臂梁、电阻应变片的结构及工作原理，掌握数字万用表测电阻的方法及原理，理解灵敏度对测量结果的影响，最终利用数

生活中的材料力学实例分析

生活中的材料力学实例分析一意义材料力学主要研究杆件的应力、变形以及材料的宏观力学性能的学科。材料力学是固体力学的一个基础分支。它是研究结构构件和机械零件承载能力的基础学科。其基本任务是：将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件，计算杆中的应力、变形并研究杆的稳定性，以保证结构能承受预定的载荷；选择适当的材料、截面形状和尺寸，以便设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。二对象材料力学的研究通常包括两大部分：一部分是材料的力学性能(或称机械性能)的研究，材料的力学性能参量不仅可用于材料力学的计算，而且也是固体力学其他分支的计算中必不可少的依据；另一部分是对杆件进行力学分析。杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆受弯曲(有时还应考虑剪切)的粱和受扭转的轴等几大类。杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。在处理具体的杆件问题时，根据材料性质和变形情况的不同，可将问题分为线弹性问题、几何非线性问题、物理非线性问题三类。材料力学不仅在复杂机械工程中有重要的作用，在生活中也很常见。比如随处可见的桥梁，桥是一种用来跨越障碍的大型构造物。确切的说是用来将交通路线 (如道路、铁路、水道等)或者

其他设施 (如管道、电缆等)跨越天然障碍 (如

河流、海峡、峡谷等)或人工障碍 (高速公路、铁路线)的构造物。桥的目的是允许人、车辆、火车或船舶穿过障碍。桥可以打横搭着谷河或者海峡两边，又或者起在地上升高，槛过下面的河或者路，让下面交通畅通无阻。三分析

如果在安全的前提下，将原来的四个桥墩和三个拱形拉索变为三个桥墩和两个拱形拉索。不仅可以节约大量的材料，降低成本，而且有美观。四总结因此，材料力学是一门很有用的学科，能够处理各种各样复杂的问题。只要注意观察，生活中处处有材料力学的踪影。利用材料力学的知识对我们身边的事物进行分析并加以改进，对我们的生活和社会的发展能起到积极的促进作用。（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）

Ansys受力分析

三维托架实体受力分析 ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。题目：1、三维托架实体受力分析：托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29×106psi，泊松比v=.试通过ANSYS输出其变形图及其托架的von Mises应力分布。题目1的分析。先进行建模，此建模的难点在对V3的构建（既图中的红色部分）。要想构建V3，首先应将A15做出来，然后执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Volumes命令，将所有的实体合并为一个整体。建模后，就对模型进行网格的划分，实行Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,先对网格尺寸进行编辑，选，然后点Meshing，Pick all进行网格划分，所得结果如图1。划分网格后，就可以对模型

施加约束并进行加载求解了。施加约束时要注意，由于三维托架只是通过两个孔进行固定，故施加约束应该只是针对两孔的内表面，执行Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>Symmetry >On Areas 命令，然后拾取两孔的内表面，单击OK就行了。施加约束后，就可以对实体进行加载求解了，载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的，加载后求解运算，托架的变形图如图2。图1、托架网格图图2输出的是原型托架和施加载荷后托架变形图的对比，虚线部分即为托架的原型，从图2可看出，由于载荷的作用，托架上面板明显变形了，变形最严重的就是红色部分，这是因为其离托板就远，没有任何物体与其分担载荷，故其较容易变形甚至折断。这是我们在应用托架的时候应当注意的。

应力分析及疲劳分析报告

预处理塔应力分析及疲劳分析报告编制：校对：审核：全国压力容器标准化技术委员会一九九八年九月

一、载荷分析 1.用户数据根据XX设计院所提供的设计图，计算基础数据如下：预处理塔容器的结构参数见附图1： 2.计算条件 (1) 强度计算条件：材料在计算温度下的常数：材料在常温(20℃)下的常数：注[1]：设计应力强度及弹性模量按JB4732-95

(2) 疲劳计算条件：载荷与时间的关系示意如下：时间

二、结构分析根据预处理塔的结构特点，应进行上封头、下封头及筒体开孔三部分的应力分析，分别建立力学模型如下： 1．上封头部分：（1）力学模型根据上封头的结构特点和载荷特性，采用了轴对称的力学模型。图1：预处理塔上封头力学模型（2）边界条件预处理塔上封头边界条件的位置和方向如图1所示。位移边界条件：

与筒体相连且在Y=0处： Y=0 力边界条件：壳体内压P=0.85MPa。中心接管处的边界等效压力P=8.877MPa。 (3) 单元选择采用ANSYS 5.4有限元分析软件提供的轴对称8节点等参元（82）进行网格划分（如图1）。 2. 下封头部分：（1）力学模型根据下封头的结构特点和载荷特性，采用了轴对称的力学模型。

图2：预处理塔下封头力学模型（2）边界条件预处理塔下封头边界条件的位置和方向如图2所示。位移边界条件：裙座根部：?Y=0 力边界条件：壳体内压P=0.85MPa。中心接管处的边界等效压力P=8.93MPa, 托架处(壳内物料重)的边界等效压力P=1.54MPa, 筒体直边端处的边界等效压力P=2.72MPa, (3) 单元选择采用ANSYS 5.4有限元分析软件提供的轴对称8节点等参元（82）进行网格划分（如图2）。 3.筒体开孔部分： (1)力学模型根据筒体的结构特性和载荷特性，力学模型关于XOZ平面近似对称（无开孔部分为应力均匀区），关于YOZ平面对称，只需计算结构的四分之一。 (2) 边界条件柱壳开孔边界条件的位置和方向如图3所示。位移边界条件：轴对称约束；Z=0时，?Z=0 力边界条件：壳体内压P=0.85MPa；筒体端的边界等效应力为：52.91MPa, 筒体端的边界等效应力为：3.94 (3) 单元选择

悬臂梁的受力分析

悬臂梁的受力分析实验目的：学会使用有限元软件做简单的力学分析，加深对材料力学相关内容的理解，了解如何将理论与实践相结合。实验原理：运用材料力学有关悬臂梁的的理论知识，求出在自由端部受力时，其挠度的大小，并与有限元软件计算相同模型的结果比较实验步骤： 1，理论分析如下图所示悬臂梁，其端部的抗弯刚度为 3 3EI l ，在其端部施加力F ，可得到其端部挠度为：3 3Fl EI ，设其是半径为0.05米，长为1米，弹性模量11 210E =?圆截面钢梁，则其可求出理论挠度值3 4 43Fl ER ωπ=，先分别给F 赋值为100kN ，200kN ，300kN ，400kN ，500kN .计算结果如下表： 2有限元软件（ansys ）计算：（1）有限元模型如下图：

模型说明,本模型采用beam188单元，共用11个节点分为10个单元，在最有段施加力为F 计算得到端部的挠度如下表所示，得到梁端部在收到力为100kN时Y方向的位移云图：将理论计算结果与ansys分析结果比较如下表：

通过比较可得，理论值与软件模拟结果非常接近，在力学的学习中只要能熟练的掌握理论知识，在软件模拟过程中便可做到心中有数，在本实验中理论值是通过材料力学中得一些假设得到的一个解析解，而实验也是用了相同的假设，并将梁离散为十个单元，得到数值解，因此和理论值的误差是不可避免的，通过增加离散单元的个数可以有效的减少误差，但是增大了计算量，因此在实践中，只要选取合适的离散单元数，能够满足实践要求即可，这就需要有更加扎实有限元知识作为指导。通过本次试验，让我对力学知识及力学知识的应用有了更进一步的了解，对今后的学习应该有一定的指导意义。附：ansys命令流 /TITLE,liangfenxi /PREP7 !* ET,1,BEAM188 !* !* MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,2e11 MPDATA,PRXY,1,,0.3 SECTYPE, 1, BEAM, CSOLID, q, 0

Solidworks应力分析实例

基于Solidworks 软件的应力分析 Solidworks 中有限元分析插件CosMos/Works 分析零件的静力学性能，得出载荷分布情况，定性的分析极限载荷（这里指的是最大扭矩）下的应力，应变分布及其安全性能。其分析流程如下： 1、建立一个简化的分析模型； 2、指定材料、元素和截面； 3、加约束和载荷； 4、设定网格； 5、执行分析； 6、结果显示； 7、生成研究报告。分析对象电机轴及啮合处的变速器输入轴，离合器花键轴及啮合处的离合器从动盘，电机轴和离合器花键轴之间的联接螺栓（M12x40，10.9级）。材料目前公司所用的变速器输入轴材料为20CrMnTi ，考虑其受力情况，材料不一致，其强度就会不一样，容易导致强度差的失效，因此根据目前情况，电机轴和离合器花键轴均选用20CrMnTi 。 20CrMnTi 用于制作渗碳零件，渗碳淬火后有良好的耐磨性和抗弯强度，有较高的低温冲击韧性，切削加工性能良好，承受高速、中载或重载以及冲击和摩擦的主要零件。对于截面为15的样件，经过第一次淬火880℃，第二次淬火870℃，油冷；在经过回火200℃，水冷和空冷。得到的力学性能：抗拉强度MPa b 1080=σ，屈服强度MPa s 835=σ，伸长率（式样的标距等于5倍直径时的伸长率）%105=δ，断面收缩率%45=ψ，冲击韧度2/55cm J A kU =，硬度217HB 。

对于截面尺寸小于等于100的样件，经过调质处理，力学性能：抗拉强度 MPa b 615=σ，屈服强度MPa s 395=σ，伸长率%175=δ，断面收缩率%45=ψ，冲击韧度2/47cm J A kU =。本分析还要使用到的参数：泊松比25.0=μ，抗剪模量G=7.938GPa ，弹性模量E=207GPa ，密度23/108.7m N ?=ρ。螺栓联接受力分析螺纹联接根据载荷性质不同，其失效形式也不同。受静载荷螺栓的失效形式多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断；受变向载荷螺栓的失效形式多为螺栓的疲劳断裂；对于受横向载荷的绞制孔用螺栓联接，其失效形式主要为螺栓杆被剪断，螺栓杆或连接孔接触面被挤压破坏。对于10.9级M12的普通螺栓，屈服强度MPa s 900=σ，拧紧力矩T=120N.m 。为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。其拧紧扳手力矩T 用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2，装配时可用力矩扳手法控制力矩。公式： d * F *K =T2+T1=T 0 拧紧扳手力矩T=120N.m ，其中K 为拧紧力矩系数，0 F 为预紧力N ，d 为螺纹公称直径12mm 。摩擦表面状态 K 值有润滑无润滑精加工表面 0.1 0.12 一般工表面 0.13-0.15 0.18-0.21 表面氧化 0.2 0.24 镀锌 0.18 0.22 粗加工表面 - 0.26-0.3

三角形悬臂梁应力分析备课讲稿

三角形悬臂梁应力分析

三角形悬臂梁应力分析摘要：在有限元分析软件ANSYS12.0平台上建立三角形悬臂梁的力学模型，添加约束和载荷，计算出应力分布，并与理论计算值相比较。 ⒈ 引言目前，ANSYS 软件具有其强大的功能已经被广泛的应用于机械，化工，土木，交通等各个领域。应用ANSYS 分析，可以大大减少人力物力的投入，而且可靠性高，对于三角形悬臂梁分析其应力和变形情况，分析方法和结论可作为这类设计的参考。 ⒉ 计算模型 Ⅰ问题描述【三角形悬臂梁忽略重力作用，∠BAC=α，AB 边上作用均布载荷q ，求应力的解析表达，计算出BC 边上的应力值并与ANSYS 计算值比较，绘出应力曲线图】选取应力函数： Ansys 计算参数值：AB=1000mm ，α=30°，厚度t=20mm 2222[()sin cos cos tan ]C r r r ?θθθθα=?-+- Ⅱ解析解根据弹塑性平面问题的极坐标解答，利用以下公式推导：

222 222211111()r r r r r r r r r r r θθ??σθ?σ???τθθθ ??=+???=?????=-=-????? 以及 2222cos sin 2sin cos sin cos 2sin cos x r r y r r θθθθσσθσθτθθ σσθσθτθθ=+-=++ 已知 2222[()sin cos cos tan ]C r r r ?θθθθα=?-+-，故有以下式子成立： 22222222222[2()2sin cos 2cos tan ][2()2sin cos 2cos tan ][cos 2sin 2tan ][2sin 22cos 2tan ]C r r r r C r C r r r C r r ?αθθθθα?αθθθθα?θθαθ ?θθαθ ?=-+-??=-+-??=-++??=-+? 所以， 22222222211[2()sin 22cos tan 2cos 2tan ][2()sin 22cos tan ]111()[1cos 2sin 2tan ]r r C r r r C r C r r r r r θθ??σαθθθαθαθ ?σαθθθα???τθθαθθθ ??=+=---+???==-+-?????=-=-=--????? 因此， 222222222224cos sin 2sin cos [2()2sin 2cos 2cos tan 2cos cos 2tan sin 2cos 2sin 2tan ]sin cos 2sin cos [2()2cos sin 2cos 2sin 2tan 2tan sin cos 3tan cos ]x r r y r r C C θθθθσσθσθτθθ αθθθθαθθαθθθασσθσθτθθ αθθθθθααθθαθ=+-=---+++=++=-+-++- 由边界0()/y y q t σ==-,即当0θ=时，/y q t σ=-；带入y σ的表达式中可得：