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2017-07-20 by:CAE仿真在线 来源:互联网
问题一: 工字梁弯曲
1.1 问题描述:
在<<材料力学实验>>中,弯曲实验測定了工字梁弯曲应变大小及其分布,以验证弯曲正应力公式。在这里,採用ABAQUS/CAE建立试验件的有限元模型,ABAQUS/Standard模块进行分析求解,得到应力、应变分布,对比其与理论公式计算值及实验測量值的差別。
弯曲实验的相关数据:
材料:铝合金 E=70GPa 泊松比0.3
实验装置结构简图如图所示:
结构尺寸测量值: H=50(+/-0.5mm)
h=46(+/-0.5mm)
B=40(+/-0.5mm)
b=2(+/-0.02mm)
a=300(+/-1mm)
F1=30N Fmax=300N
1.2 ABAQUS有限元建模及分析
一 对象:
工字型截面铝合金梁
梁的结构简图如图1所示,結构尺寸、载荷、約束根据1.1设定,L取1600mm,两端各伸出100mm。
二 用ABAQUS/CAE建立实验件的有限元模型,效果图如下:
边界条件简化:
左侧固定铰支座简化为下表面左参考点处的约束 U1=U2=U3=0
三 ABAQUS有限元分析結果
① 应力云图(Z方向正应力分量):
施加载荷前
由上图可以看出应变沿着厚度方向呈线性比例趋势变化,与实验测得的应变值变化趋势相同。中性轴处应变均接近零值,应变与距离中性轴位移基本为正比关系。
1.3分析结果:
中间竖直截面上下边缘轴向应力数值对比:*10^-6 MPa
问题二:机身中段结构内力、变形分布的有限元分析模型
2.1问题描述:
对单块式机身中段结构进行有限元建模分析。
载荷:气密载荷、结构重力、装载作用力
假设机身中段为圆柱框型结构,具体尺寸可以假设获得。现对结构的主要构件(如蒙皮、长桁、隔框、地板等)用有限元进行模拟,分析结构内力分布及变形基本情况。
2.2机身结构组成形式及受力承力分析:
桁梁式机身,中段机身结构主要由长桁、蒙皮、隔框、地板组成,长桁穿过隔框直通结构段,长桁承受机身整体弯曲的轴力,蒙皮主要承受剪力及扭矩还有小部分的轴力,隔框主要起约束及限制位移及变形的作用,机翼升力通过与加强框相连的结构连接件传递至机身,加强框还要承受各部件传来的集中载荷。机身中段为近似圆柱体,主要承受气密载荷、结构重力、装载作用力的作用。
2.3机身结构几何模型及尺寸比例假设
长20米 半径4米 按10:1建模
2.4机身结构的有限元模型
将机身结构中段离散化为有限元分析模型,要求如实反映结构的几何形状、构造形式、材料特性、传力路线、承载方式和边界约束条件等基本要素。
机身中段结构基本可以近似为圆柱框体,侧面开圆形舷窗。
气密载荷作用下的蒙皮受剪力及弯曲应力,结构长桁及梁受拉伸及弯曲作用力,这里将蒙皮、隔框及腹板、地板简化为壳单元,将长桁、框缘简化为空间梁单元。
1几何模型:
2载荷及边界条件:
气密载荷:内侧0.101 外侧0.091 简化为施加在蒙皮壳单元上的分布压强。
结构重力: 2.5*10^-5 施加在整个中段结构上的体作用力。
装载作用力: 0.05MPa 施加在地板上表面的均布载荷。
边界条件:
这里忽略机身中段受前后机身结构的作用,由于在飞行状态,机身中段受由机翼传来的气动升力作用,与结构重力及装载重力平衡(气密载荷为自平衡载荷)。在这里将约束施加在机翼机身连接件处,这里简化为对框缘两侧部分区域的约束,截面区域上所有点施加六个独立约束。
3有限元模型:
2.4有限元分析结果
总体应力及变形分布图:
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