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2017-07-20 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
問題一: 工字梁彎曲
1.1 問題描述:
在<<材料力學實驗>>中,彎曲實驗測定了工字梁彎曲應變大小及其分布,以驗證彎曲正應力公式。在這里,採用ABAQUS/CAE建立試驗件的有限元模型,ABAQUS/Standard模塊進行分析求解,得到應力、應變分布,對比其與理論公式計算值及實驗測量值的差別。
彎曲實驗的相關數據:
材料:鋁合金 E=70GPa 泊松比0.3
實驗裝置結構簡圖如圖所示:
結構尺寸測量值: 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 對象:
工字型截面鋁合金梁
梁的結構簡圖如圖1所示,結構尺寸、載荷、約束根據1.1設定,L取1600mm,兩端各伸出100mm。
二 用ABAQUS/CAE建立實驗件的有限元模型,效果圖如下:
邊界條件簡化:
左側固定鉸支座簡化為下表面左參考點處的約束 U1=U2=U3=0
三 ABAQUS有限元分析結果
① 應力云圖(Z方向正應力分量):
施加載荷前
由上圖可以看出應變沿著厚度方向呈線性比例趨勢變化,與實驗測得的應變值變化趨勢相同。中性軸處應變均接近零值,應變與距離中性軸位移基本為正比關系。
1.3分析結果:
中間豎直截面上下邊緣軸向應力數值對比:*10^-6 MPa
問題二:機身中段結構內力、變形分布的有限元分析模型
2.1問題描述:
對單塊式機身中段結構進行有限元建模分析。
載荷:氣密載荷、結構重力、裝載作用力
假設機身中段為圓柱框型結構,具體尺寸可以假設獲得?，F對結構的主要構件(如蒙皮、長桁、隔框、地板等)用有限元進行模擬,分析結構內力分布及變形基本情況。
2.2機身結構組成形式及受力承力分析:
桁梁式機身,中段機身結構主要由長桁、蒙皮、隔框、地板組成,長桁穿過隔框直通結構段,長桁承受機身整體彎曲的軸力,蒙皮主要承受剪力及扭矩還有小部分的軸力,隔框主要起約束及限制位移及變形的作用,機翼升力通過與加強框相連的結構連接件傳遞至機身,加強框還要承受各部件傳來的集中載荷。機身中段為近似圓柱體,主要承受氣密載荷、結構重力、裝載作用力的作用。
2.3機身結構幾何模型及尺寸比例假設
長20米 半徑4米 按10:1建模
2.4機身結構的有限元模型
將機身結構中段離散化為有限元分析模型,要求如實反映結構的幾何形狀、構造形式、材料特性、傳力路線、承載方式和邊界約束條件等基本要素。
機身中段結構基本可以近似為圓柱框體,側面開圓形舷窗。
氣密載荷作用下的蒙皮受剪力及彎曲應力,結構長桁及梁受拉伸及彎曲作用力,這里將蒙皮、隔框及腹板、地板簡化為殼單元,將長桁、框緣簡化為空間梁單元。
1幾何模型:
2載荷及邊界條件:
氣密載荷:內側0.101 外側0.091 簡化為施加在蒙皮殼單元上的分布壓強。
結構重力: 2.5*10^-5 施加在整個中段結構上的體作用力。
裝載作用力: 0.05MPa 施加在地板上表面的均布載荷。
邊界條件:
這里忽略機身中段受前后機身結構的作用,由于在飛行狀態,機身中段受由機翼傳來的氣動升力作用,與結構重力及裝載重力平衡(氣密載荷為自平衡載荷)。在這里將約束施加在機翼機身連接件處,這里簡化為對框緣兩側部分區域的約束,截面區域上所有點施加六個獨立約束。
3有限元模型:
2.4有限元分析結果
總體應力及變形分布圖:
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