基于ABAQUS的多跨静定梁受力时的挠度计算

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  摘要:多跨梁是土木工程中常见的结构,研究多跨梁受力时的状态对于工程分析及工程安全具有重要的意义。ABAQUS软件是工程上常用的有限元模拟仿真软件,对于一些不便于通过实验或理论分析计算得出结果的情况常用ABAQUS模擬得到。ABAQUS软件对多跨梁结构进行受力分析模拟,得出其受力时的挠度曲线和最大挠度值,然后再计算出其理论解,绘出理论曲线,对两者进行对比分析。
  关键词:多跨梁;ABAQUS有限元分析;挠度
  引言
  由于集中力的作用,多跨静定梁各部分会沿竖直方向产生不同的位移,可以通过理论分析计算集中力作用点的竖向挠度最大值,然后根据挠度方程画出理论解的挠度曲线。ABAQUS有限元模拟也可以得到多跨静定梁整体的挠度曲线,并可以通过观察挠度曲线得到有限元模拟的最大挠度值,并对这两种情况下得到的挠度曲线和挠度值进行对比分析,得出结论。
  1.背景知识和理论
  1.1ABAQUS有限元软件的介绍
  ABAQUS有限元软件是土木工程中常用的模拟分析软件,它主要用于模拟实际情况下的一些工程问题。其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。特别对于一些不便于通过实验和理论求解的工程问题,利用ABAQUS有限元软件可以方便快捷的得到模拟结果,更直观的得到图像图线。并且可以用于验证理论分析计算的准确性和简化一定量的实验。
  1.2相关分析计算的参数
  多跨静定梁的截面为矩形,长为0.2m,宽为0.1m,总长10m,弹性模量E=200 GPa,泊松比v=0.3,转动惯量I=0.17x10-4kg·m2,B端受10 kN的集中力,且梁的O点处于铰接状态,中点A点处于简支状态,其整体受力示意图如下:
  2.基本参数和建模过程
  创建Part,类型3D-Deformable-Solid→赋予材料属性,定义截面→组装,部件采用Independent,→静力分析步→创建边界条件,在B端加集中荷载一划分网格,类型StandardQuadartic 3D,→创建Job,提交计算,→使用Origin软件做出有限元仿真的挠度图线,再根据挠度方程(1),(2)做出理论解的挠度图线。
  3.计算结果与比较
  3.1挠度曲线对比
  3.2最大挠度值对比
  4.结论
  (1)由图2可以得出ABAQUS模拟得到的B端的最大挠度为0.219m,由挠度方程(1),(2)得到的理论解为0.255m,略大于有限元仿真解。在精确度要求不高的情况下,两者基本差别不大。在实际应用中可以利用有限元仿真模拟来验证理论解的准确性。
  (2)通过ABAQUS有限元模拟和理论分析两种方法对多跨梁的挠度进行的计算对比,绘制了两者的挠度曲线,由图(3)可以看出两种方法得到的挠度曲线具有一致性,因此在控制一定精确度的前提下可以利用ABAQUS有限元软件对复杂的受力情况进行分析,这在实际的工程计算中具有十分重要的意义。
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