车辆结构概念建模之梁分析结果

梁是进行车辆结构有限元分析的常用结构。利用好梁单元有利于减少有限元模型的规模，提高计算效率。

打开案例文件夹中的beam.wbpj文件，如图4-84所示。

用鼠标左键单击A2—Geometry，单击主菜单View﹥Properties，在弹出的对话框中单击Line Bodies右侧的方框，如图4-85所示。

双击A2—Geometry，打开建模软件DesignModeler，如图4-86所示。

用鼠标左键单击模型树中的XYPlane，单击工具栏上的新建草图图标，生成草图Sketch，单击查看平面视图图标，当前视图转换为XY平面视图，如图4-87所示。

单击Sketching，切换到草图工具箱。单击拾取绘图工具箱Draw中的Line工具在当前视图中绘制直线。

单击Dimensions工具箱，拾取通用标注工具，分别选取直线上的两个端点，定义直线长度为1000mm，即为1m。

分别选取直线上的左端点和Y轴，标注尺寸为500mm，用于调整直线在整个坐标系中的位置。

通过视图缩放工具调整视图，如图4-88所示。尺寸如图4-89所示。

图4-84 打开一个已有的项目

图4-85 设置模型类型

图4-86 打开建模软件DesignModeler

图4-87 XY平面视图

图4-88 在草图上绘制直线

用鼠标左键单击图4-87中的Modeling，将当前视图切换到模型树，单击模型树中的Sketch，在主菜单中选择Concept﹥Lines From Sketches，在细节栏单击Apply按钮，生成概念模型Line4（图4-90）。

用鼠标右键单击模型树中的Line4，在弹出菜单中选择Generate。

接下来定义梁的截面，在主菜单中选择Concept﹥Cross Section﹥Rectangular，如图4-91所示。

当前视图切换为截面定义，在细节栏更改截面尺寸为20mm×20mm，如图4-92所示。

图4-89 直线尺寸

图4-90 生成概念模型

图4-91 定义截面

将截面形状赋值给梁。在模型树选择Line Body，在细节栏单击Cross Section右侧文本框，选择Rect2，图形区显示带截面的梁，如图4-93所示。

图4-92 更改截面尺寸

图4-93 显示带截面的梁

完成模型建立，单击右上角关闭按钮，关闭DesignModeler软件，回到项目视图。单击鼠标左键，在左侧工具栏拖拉Static Structural（ANSYS）到Geometry模块上，如图4-94所示。

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图4-94 拖拉Static Structural（ANSYS）到Geometry模块

用鼠标左键单击B2—Geometry，单击主菜单View﹥Properties，在弹出的对话框中单击Line Bodies右侧的方框，如图4-85所示。

双击B4—Model，启动Static Structural（ANSYS）-Mechanical，如图4-95所示。

图4-95 Static Structural（ANSYS）-Mechanical

用鼠标右键单击项目树中的Mesh，在弹出的菜单中选择Generate Mesh，生成的网格如图4-96所示。

图4-96 生成的有限元网格

用鼠标右键单击项目树中的Static Structural（B5），在弹出的菜单中选择Fixed Support，用鼠标左键单击端点过滤器Vetex，选择梁的左侧端点，单击细节栏中的Apply按钮，如图4-97所示，几何窗口显示左侧端点已经全约束。

图4-97 约束左侧端点

用鼠标右键单击模型树中的Static Structural（B5），在弹出的菜单中选择Force，在过滤器中选择端点过滤Vertex，选择梁的右侧端点，单击细节栏中的Apply按钮，在细节栏选择力的定义方式为Components，定义Y方向的力为-1N，其他方向默认为0，如图4-98所示。

图4-98 在梁的右侧施加载荷

用鼠标右键单击项目树中的Solution，在弹出的菜单中选择Insert﹥Deformation﹥Total，如图4-99所示。

用鼠标右键单击项目树中的Solution，在弹出的菜单中选择Insert﹥Beam Tool﹥Beam Tool，如图4-100所示。

用鼠标右键单击项目树中的Beam Tool﹥Direct Stress，在弹出的菜单中选择Insert﹥Beam Tool﹥Stress﹥Maximum Bending Stress，如图4-101所示。

用鼠标左键单击工具栏中的求解按钮，进行求解。

用鼠标左键单击项目树中的变形分析结果Total Deformation，如图4-102所示。

图4-99 定义变形分析结果

图4-100 定义梁工具

图4-101 定义梁的最大应力分析结果

单击项目树中的应力分析结果Maximum Bending Stress，如图4-103所示。

图4-102 梁的变形分析结果

图4-103 梁的应力分析结果

结果分析：按照材料力学的计算公式，对于图4-104所示的悬臂梁问题，最大弯曲应力计算如下。

图4-104 悬臂梁受力情况

计算结果与有限元分析结果一致。