梁单元的应力分析案例分享

一、横梁单元简介

　　横梁支架可以采用实体单元和壳单元进行分析，但两者都会产生过多的单元数量。而且伴随相应接触条件的网格构建也会花费大量时间。如果采用梁单元划分焊件结构，这会大大简化模型，同时对精度的影响也非常小。

　　横梁单元进行静态、频率、扭曲和非线性算例。 大型位移解在静态算例中对于横梁不受支持。一般情况下，横梁的横断面在整个长度上是恒定不变的，典型的就是图中的工字钢。

二、横梁分析示例

1.横梁概况

　　图中模型有构件：缆绳1、横梁2、横梁3。横梁2的中点被缆绳牵引，末端被固定;横梁2、3受到向下的500N的力和9.81m/s²的重力影响，3的一端额外收到向下300N的力。

　　我们需要新建一个算例，该横梁应力分析属于静力学分析。

　　可以看到，系统自动把焊件结构自动创建了梁单元，紫红色点表示连接了2个及以上横梁构件，淡黄色表示只连接了一个横梁构件。

2.横梁构件处理

　　应力分析必须赋予构件材质。这里我们使用普通碳钢，横梁2、3都添加材质。

　　桁架是一种特殊的横梁单元，它只能承受轴向变形，也就是力方向永远是顺着桁架直线方向的，并会在整个横断面上产生均匀的轴应力。桁架通常用在诸如桥梁、屋顶、电塔和其它建筑的应用场合中，此处缆绳受力顺着直线方向，就可以视为桁架。

　　横梁2、3我们设置为横梁，我们也可以自定义截面参数来做出符合我们设计需要的应力分析给横梁。

　　固定A/B两点，一般来说，梁单元包含两个节点，每个节点拥有六个自由度。“固定几何体”则完全固定了所有自由度。

　　选择横梁，并向下施加500N的力。

　　选择横梁3一端的横梁节向下施加300N的力。

　　现实情况下存在重力，我们可以设置下重力，使分析结果更符合实际情况。

　　在没有特殊要求的情况，我们可以先以默认网格划分，可以看出横梁的网格划分完后和实体网格是不一样的，已经简化为了圆杆形状。接下来我们运行算例即可。

3.横梁应力分析结果

　　根据需要来获得我们需要的结果图表。

　　我们可以在合位移直观的看到梁的变形情况。查看下整个横梁的合位移。

　　也可以通过查看安全系数来确认承载形变是否合理：

　　某位置的安全系数小于 1.0 表示该位置的材料已失效。

　　某位置的安全系数为 1.0 表示该位置的材料刚开始失效。

　　某位置的安全系数大于 1.0 表示该位置的材料是安全的。

　　图中安全系数 5.4，表示整个横梁材料是安全的。