1D有限元分析模型简介-3D梁的应力及挠度分析

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有限元受力分析--结构梁-力-计算

有限元受力分析–结构梁-力-计算1. 前言受力分析是工程设计中至关重要的一环，能够帮助工程师完善设计并避免安全事故的发生。

在此，我们将介绍有限元受力分析在结构梁设计中的应用。

本文将重点讲解有限元受力分析的相关理论和计算方法。

2. 有限元受力分析有限元分析是数值计算的一种方法，可用于解决工程中的受力分析问题。

它把结构离散为有限个单元，然后对每个单元进行分析。

有限元分析可分为线性有限元分析和非线性有限元分析两种类型。

本文我们只讨论线性有限元分析。

在有限元分析中，结构被分解为离散的单元，每个单元都是基于解析解的一部分。

有限元的形状、尺寸和材料属性可以通过计算机程序进行定义。

使用数学模型和有限元方法，可以计算单元的应力、变形和应变，从而进行结构的受力分析。

3. 结构梁结构梁相信大家应该都知道，它是工程中最为常用的结构之一。

它具有一定的强度和刚度，可以支撑和传递载荷。

一般来说，结构梁通常由简单的杆件单元组成。

在进行结构梁受力分析时，我们需要考虑弯曲、剪切和挤压等不同形式的载荷，以及结构在工作条件下的应变和应力分布情况。

有限元受力分析对于这些问题的研究提供了很好的解决方案。

4.力的分析在受力分析中，载荷是非常关键的参数。

载荷可以是点载荷、均布载荷、集中荷载等。

在本文中，我们将分别介绍这些载荷类型的有限元分析方法。

4.1 点载荷分析点载荷通常是一个单点受到的载荷。

对于点载荷的有限元分析，我们可以通过构建一个网格模型，然后将点载荷作用在网格的节点上。

此外，还需要设定材料的弹性模量和截面的截面面积，以计算结构的应力和变形。

需要注意的是，点载荷分析过程中的网格划分应当尽量精细，以达到更为优秀的数值精度。

4.2 均布载荷分析均布载荷是沿着梁的长度方向均匀分布的载荷，例如一根梁的自重、荷载等。

在进行均布载荷的有限元分析时，我们可以在网格的中央位置放置均布载荷，然后将梁的边缘节点设置为固定的约束条件。

同样，需要设定材料的弹性模量和截面的截面面积以计算结构的应力和变形。

钢箱梁桥面板第二体系挠度及应力的计算分析

钢箱梁桥面板第二体系挠度及应力的计算分析摘要：钢桥面板作为正交异性桥面板，不仅直接承受车轮荷载作用，而且作为主梁的一部分参与主梁共同受力，其力学行为十分复杂。

本文以某钢箱梁第二体系为研究对象，采用Midas-FEA NX实体仿真有限元软件建模，分别对比I截面加劲肋、梯形截面（U肋）加劲肋在不同加载位置时，钢箱梁桥面板第二体系应力及相对挠度的大小，从而得出钢箱梁桥面板第二体系计算中最不利的加载位置，为类似设计、计算提供参考。

关键词：钢箱梁第二体系应力正交异性桥面板0前言钢箱梁桥具有抗拉强度高、弹性模量高、材料利用率高、自重小、跨越能力强、施工工期短；工厂制作、现场安装质量可以保证；韧性、延性好，抗震性能好；材料能耗低、污染少，且可回收利用；钢桥整体受力性能好，拆除方便，对变宽、小半径桥梁适应能力强，在国内外工程中被广泛使用。

钢箱梁桥面板计算分析方法有两种。

一种是整体计算法，该方法采用有限元软件把所有结构建立出来，此方法比较接近实际受力，但建模过于复杂，对计算机要求较高，分析耗时较长，对于跨度大、桥梁宽、结构复杂的桥梁甚至达不到计算的程度。

另一种是叠加计算法，此方法是将钢箱梁三个结构体系分别进行计算，然后叠加近似求出结果。

钢箱梁各部件之间的传力比较明确，采用叠加计算法比较经济、快捷，本项目采用叠加计算法。

桥面板纵向加劲肋有I、L、T、梯形截面（U肋）、V、U等截面形状，L形截面、T形截面、U形截面工厂焊接量大，工地连接比较困难，V形截面受力较差，很少使用。

本文选用常用的I形截面和梯形截面（U肋）加劲板分别计算分析在不同加载位置时，钢桥面板在第二体系计算中最不利加载位置，为类似设计提供参考。

1桥梁概况某高速公路钢箱梁桥跨径为44+80+50m，平面位于圆曲线上。

桥梁按左右双幅布置，桥梁全宽度为25.2m，单幅桥宽为12.25m。

本桥采用双向六车道，桥梁设计荷载采用公路-Ⅰ级。

桥面铺装为10cm厚改性沥青混凝土，调平层为10cm 厚C50钢纤维防水混凝土，钢箱梁采用Q345qD钢材。

第12章 3D实体的有限元分析

第12章3D实体的有限元分析第1节基本知识一、3D实体建模方法在实际问题中，任何一个物体严格地说都是空间物体，它承受的载荷一般都是空间的，任何简化都会带来误差，因此，在分析问题是应尽量对受力体建立三维模型，然后进行分析。

三维实体的建模方法主要有两种，一种是直接在ANSYS中建立三维图形，另一种是在其它三维CAD软件中建立模型后到入ANSYS中。

第一种方法的特点是直接并且没有建模信息的丢失，但如果需要建立的模型比较复杂，特别是有比较复杂的曲面就必须采用第二中办法了。

二、3D实体的常用单元常用的3D实体单元类型和用途见表12-1。

通过对三维实体物体进行有限元分析，可得到其在各个方向的位移、各个方向的应力并可得到应力、位移动画等结果。

第2节3D实体的有限元分析实例一、案例——车刀的静力分析图12-1 车刀的示意图问题如图12-1所示，为一车刀的示意图。

A1面受1000 N/m2的压力作用，该面的高度为0.005 m，如面A19、A26、A18固定，试计算其发生的变形、产生的应力。

车刀的图形存放在光盘中\import ansys file文件夹下，文件名为cutter.igs，在建模时的单位为cm。

条件弹性模量为2.0×1011 N/m2，泊松比为0.3。

解题过程制定分析方案。

分析类型为线弹性材料，结构静力分析，3D实体静力分析问题，选用十节点四面体结构实体单元Tet 10 Node 92单元Solid92，不需要设置实常数；边界条件为面A19、A26、A18固定，A1面受1000 N/m2的压力作用。

1．ANSYS分析开始准备工作（1）清空数据库并开始一个新的分析选取Utility>Menu>File>Clear & Start New，弹出Clears database and Start New对话框，单击OK按钮，弹出Verify对话框，单击OK按钮完成清空数据库。

有限元梁单元课件

详细描述
在桥梁结构的有限元分析中，梁单元被广泛用于模拟桥梁的横梁、纵梁等结构构件。通过将桥梁离散化为一系列的梁单元，可以计算出各梁单元的应力、应变等力学参数，从而评估桥梁的整体性能和安全性。
建筑结构的有限元分析
总结词
建筑结构的有限元分析是有限元梁单元的又一重要应用，通过模拟建筑的受力行为，可以优化建筑设计并提高建筑的安全性和稳定性。
拓展有限元梁单元的应用范围，将其应用于更广泛的工程领域，如海洋工程、地质工程等。
结合智能优化算法和机器学习技术，实现有限元梁单元的自动建模和参数优化，提高设计效率。
加强与实验研究的结合，通过实验验证有限元梁单元的准确性和可靠性，为工程实际提供更加可靠的依据。
THANKS
01
梁单元是一种常见的有限元单元，用于模拟具有弯曲和剪切行为的杆件。
02
在有限元梁单元的离散化过程中，将梁划分为一系列小的单元
，每个单元具有节点和内部点。
离散化后的梁可以被表示为一组节点的位移和内力的函数，通
03
过节点间的位移关系和内力平衡关系建立方程。
有限元梁单元的刚度矩阵与质量矩阵
刚度矩阵和质量矩阵是有限元分析中的两个重要概念，分别描述了结构的刚度和质量特性。
03 有限元梁单元的实现
有限元方法概述
有限元方法是一种数值分析方法，通过将复杂的连续结构离散化为有限个小的单元，来近似求解复杂的工程问题。
有限元方法具有灵活性和通用性，可以应用于各种形状和类型的结构分析。
有限元方法的基本步骤包括离散化、单元分析、整体分析、求解和后处理等。
有限元梁单元的离散化
研究梁在稳定性问题下的承载能力和失稳过程。
梁的剪切理论

梁结构静力有限元分析论文

梁结构静力有限元分析论文摘要：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。

首先是建立好梁结构模型，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。

关键字：ANSYS ，梁结构，有限元，静力分析。

0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。

rθAAMMA -A 截面D,B 1#面2#面CA B DC,A1 有限元模型的建立首先进入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：（1）定义实常数定义材料属性定义几何参数定义关键点生成切片模型划分网格①设定网格划分参数。

设定L1、L3、L6和L10网格参数设定L2、L4、L8和L12网格参数设定L7、L9、L11网格参数设定L5网格参数划分网格。

混凝土梁挠曲分析的有限元方法

混凝土梁挠曲分析的有限元方法一、引言梁结构在建筑、桥梁、船舶等领域中得到广泛应用，其挠曲性能是梁结构设计中必须考虑的重要因素。

本文将介绍混凝土梁挠曲分析的有限元方法，通过对混凝土梁的挠曲分析，可以得到梁的挠曲形态、挠度和应力等信息，为梁结构设计提供重要参考。

二、有限元方法基础有限元方法是一种数值计算方法，将结构离散化为许多小单元，通过求解每个单元的位移和应力，再将其组合得到整个结构的位移和应力分布。

有限元方法的基本步骤包括网格划分、选取单元类型、确定边界条件、求解方程组和后处理等。

三、混凝土梁的有限元模型混凝土梁的有限元模型应该包括梁的几何形状、材料性质和边界条件等因素。

梁的几何形状可以通过建立节点和单元来实现，材料性质包括混凝土和钢筋的材料特性，边界条件包括荷载和支座等。

1.梁的几何形状混凝土梁的几何形状可以通过建立节点和单元来实现，其中节点是梁上的关键点，单元是连接节点的条形单元。

常见的单元类型有梁单元和梁壳单元，梁单元更适合描述梁的挠曲行为，因此在本文中采用梁单元。

2.材料性质混凝土的非线性性质和钢筋的弹性性质都要考虑到，其中混凝土的非线性性质可以通过材料本构模型来描述。

常用的混凝土本构模型有古典弹塑性模型和Drucker-Prager模型等。

钢筋的弹性性质可以通过杨氏模量和泊松比来描述。

3.边界条件边界条件包括荷载和支座等，其中荷载可以分为集中荷载和分布荷载，支座可以分为固定支座和自由支座等。

在混凝土梁挠曲分析中，常见的荷载包括自重荷载、活荷载和温度荷载等。

四、混凝土梁的有限元分析步骤混凝土梁的有限元分析步骤包括建立模型、设定材料性质、设定边界条件、求解方程组和后处理等。

1.建立模型首先需要根据混凝土梁的几何形状建立有限元模型，包括节点和单元等元素。

在建立模型时应该考虑梁的几何形状，如梁的长度、截面形状和截面尺寸等。

2.设定材料性质设定混凝土和钢筋的材料性质，包括混凝土的本构模型和钢筋的弹性模量等。

《梁的挠度及转角》课件

长度、弯曲刚度等因素。
有限元分析
在现代工程分析中，有限元分析是一种常用的方法来计算挠度和转角。通过将梁离散化为有限个小的单元，可以更精确地模拟梁
的变形和应力分布。
02
梁的挠度分析
静力挠度分析
静力挠度分析是指在静力载荷作用下，对梁的挠度进行计算和分
析的过程。
静力挠度分析主要考虑梁的自重、外部施加的均布载荷和集中载荷等因素，通过计算得到梁的挠
温度转角分析
温度转角的大小取决于梁的材料、尺寸和温度变化等因素。
单击此处添加正文，文字是您思想的提一一二三四五六七八九一二三四五六七八九一二三四五六七八九文，单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了最终呈现发布的良好效果单击此4*25}
温度转角分析的目的是确定梁在温度变化下的变形程度和转角大小，从而评估梁的耐热性能和稳定性。
5. 总结分析结果，提出改进建议。
4. 将实测数据与理论计算结果进行对比分析；
案例分析结果与结论
结果
实测数据与理论计算结果基本一致，证明了理论的正确性和实用性；
结论
梁的挠度和转角是结构安全的重要指标，应加强监测和理论研究，以提高结构的安全性和稳定性。
05
梁的挠度及转角优化设计
优化设计方法与步骤案例二高层建筑中源自梁结构挠度及转角变化案例三
大跨度钢结构的梁在风载作用下的挠度及转角表现
案例分析方法与步骤
• 方法：理论计算与实测数据相结合
案例分析方法与步骤
步骤
1. 收集相关资料，了解工程概况和梁的结构特点； 2. 进行理论计算，预测梁的挠度和转角；
案例分析方法与步骤
3. 实地监测，获取梁的实际挠度和转角数据；

钢梁吊装吊点的三维有限元分析

第２期
张盛华：钢梁吊装吊点的三维有限元分析
３１
（３）上部吊点反力。
底板侧吊绳的拉力为７４．６ｔ，其中竖向４７．７ｔ，长边向５７．２ｔ，短边向４．７ｔ；顶板侧吊绳的拉力为７１．８ｔ，其中竖向４５．３ｔ，长边向５５．５ｔ，短边向４．７ｔ；竖向力合计为４７．７ｘ２＋４５．３ｘ２＝１８６ｔ。
ｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｈｏｉｓｔｉｎｇｐｏｉｎｔｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｇｉｒｄｅｒａｓｗｅｌｌａｓｍａｋｅｓｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｃｌｃａｕｌａｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｓｔｒｅｓｓｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｈｏｉｓｔｉｎｇｐｏｉｎｔｓ，ｓｅｒｖｉｎｇａｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｉｎｔｈｅｏｙｒｆｏｒｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆ
ｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｇｉｒｄｅｒ．Ｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｌｏａｄｓａｎｄｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｉｔｍａｋｅｓａｉｆｎｉｔｅｅｌｅ－

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实体
弹簧，质量，连接等
有限元表征面积（A）体积（V）
面积（A，截面形状） V = L A
厚度（t） V=At
无（体积可直接确定）无-标量单元
1D单元特性
Total Solutions for True Analysis-driven Design
2 (以一条直线连接两个端节点)
4
3 平动 (Tx, Ty, Tz) 1 扭转 (Rx) * 无转动自由度
1D单元特性-梁单元
Total Solutions for True Analysis-driven Design
类型适用场合节点数
每节点自由度数
梁单元
可能承受弯曲载荷的部件
2 (以一条直线连接两个端节点)
k
缺少几何定义! 缺少局部坐标系!
类型适用场合节点数
每节点自由度数
弹簧单元
传递平动或转动刚度
2 (以一条直线连接两个端节点)
1
Tx, Ty, Tz, Rx, Ry, Rz之一
标量单元特性-弹簧阻尼单元
Total Solutions for True Analysis-driven Design
▪ 刚性连接单元，插值连接单元，弹簧阻尼单元
实体单元模型
壳单元模型
混合单元模型（壳，实体，质量，连接）
混合单元模型（壳，实体，梁）
梁单元模型
单元分类
Total Solutions for True Analysis-driven Design
类型
真实模型
1D
棒（桁架）
梁
2D 3D 标量
板壳，平面应力，平面应变，轴对称等
问答环节谢谢！
6
3 平动 (Tx, Ty, Tz) 3 转动 (Rx, Ry, Rz)
1D单元特性-梁单元
Total Solutions for True Analysis-driven Design
标量单元特性-弹簧单元
Total Solutions for True Analysis-driven Design
k
类型适用场合节点数
每节点自由度数
opening
间隙单元
2 (以一条直线连接两个端节点) 6
3 平动 (Tx, Ty, Tz) 3 转动 (Rx, Ry, Rz)
缺少几何定义! 缺少局部坐标系!
实例
Total Solutions for True Analysis-driven Design
k
c
类型适用场合节点数
每节点自由度数
功能载体
弹簧阻尼单元
传递平动或转动刚度与阻尼
2 (以一条直线连接两个端节点) 6
3 平动 (Tx, Ty, Tz) 3 转动 (Rx, Ry, Rz)
频率分析，非线性分析
缺少几何定义! 缺少局部坐标系!
标量单元特性-间隙单元
Total Solutions for True Analysis-driven Design
▪ 一般实体单元 (四面体单元，五面体单元，金字塔单元，六面体单元)
▪ 混合实体单元 (五面体单元, 六面体单元)
2D单元
▪ 壳单元，平面应力单元，平面应变单元，轴对称单元
▪ 混合壳单元，表面元
1D单元
▪ 梁单元，棒 (桁架) 单元，管单元
其他单元
▪ 弹簧单元，质量单元，阻尼单元，连接单元
midas NFX 2014
1D有限元分析模型简介
3D梁的应力及挠度分析
Piotr Stepien,
CAE Engineer NFX International Support
特性–丰富的单元库
Total Solutions for True Analysis-driven Design
3D单元
- 棒/梁/管/索单元 -1D线单元由两个端节点定义 -常用于承受弯曲载荷的细长部件（长度远大于截面几何尺寸）
1D单元特性-棒单元
Total Solutions for True Analysis-driven Design
类型适用场合节点数
每节点自由度数
Rod/Truss
可能承受拉/压/扭转载荷的二力部件