摘要：文章运用有限元数值模拟方法对结构中常见的受力构件梁进行了研究，通过对梁在自重荷载作用下的受力状态模拟，得出了梁各个部位的弯矩、剪力值，并与结构力学计算结果很好的吻合。
　　关键词：有限元；梁；弯矩；剪力
　　中图分类号：TU311.4　文献标识码：A　文章编号：1006-8937(2011)04-0141-01
　　
　　有限元法在工程领域得到了越来越广泛的应用，它可以提供大量的结构反映信息，例如结构位移、应力、应变、弯矩、剪力、钢筋塑性流动和裂缝发展等，这些对于研究结构的性能和改进工程结构设计都有重要的意义。
　　
　　1　有限元法在梁中的应用
　　
　　①　建模。以工程中最常见的受力构件梁为模拟对象；模拟单元选用BEAM 3,Beam3单轴元素，具有拉，压，弯性能。在每个节点有3个自由度，X、Y方向以及绕Z轴的旋转。
　　
　　②　加载与边界条件。对梁的左端施加x、Y方向的固定约束；对梁右端施加Y方向的固定约束；在中部1/3和2/3部分分别施加Y方向的固定约束用以模拟梁受中间支撑的影响。具体如图1所示。
　　
　　③　变形图。进入后处理模块，用节点位移命令提取梁在自重荷载作用下的变形方式，从图中可以看出，在自重荷载的作用下，以梁发生向下弯曲，以中间截面弯曲最大，两端最小，具体如图所示。
　　
　　④　弯矩图。从图3中可以看出，梁受力后跨中截面部分的正弯矩最大，表明此处为梁的受力薄弱环节，在设计和施工中都应该加强处理；在两端和1/3和2/3跨处弯矩为零(与假设铰支座条件相吻合)。
　　
　　⑤　剪力图。因为x方向没有水平力，所以x方向上的剪力为零(对应图a)；从图b中可以很清晰、直接的找出剪力较大的部位，此部位应在结构设计和施工中加强防止斜截面受剪的措施。具体如图4所示。
　　


　　


　　
　　2　结语
　　
　　长期以来，人们用线弹性理论来分析钢筋混凝土结构的应力或内力，而以极限状态的设计方法确定构件的承载能力。这种方法往往是基于大量的试验数据基础上的经验公式，虽然能够反映钢筋混凝土构件的非弹性性能，但是在使用上存在局限性，也缺乏系统的理论性。随着计算机的发展，有限元法在工程领域得到了越来越广泛的应用。有限元法可以提供大量的结构反映信息，例如结构位移、应力、应变、混凝土屈服、钢筋塑性流动和裂缝发展等。对梁的有限元分析能够给出内力和变形发展的全过程，方便、直观的分析梁在各种受力状态下的研究，可以代替部分试验，其计算结果与实际能较好的吻合。弯矩、剪力图直观的表现了构件受力的薄弱的环节，从而进一步对整体结构的极限承载能力和可靠度做出评估，以利于优化结构设计。这些对于研究钢筋混凝土结构的性能和改进工程结构设计都有重要的意义。
　　
　　参考文献：
　　[1]江见鲸，陆新征，叶列平，混凝土结构有限元分析[M].北京：清华大学出版社,2005.
　　[2]王国强，实用工程数值模拟技术及其在ANSYS上的实践[M].西安：西北工业大学出版社,1999.
　　[3]李绍辉，关于挡土墙设计的探讨[J].江西建材,2002,(4):63-64