(46)-11.2 静力学分析典型问题矩形截面梁扭转

矩形截面梁扭转问题矩形截面梁的扭转问题描述：矩形截面杆件的h=

b

=20mm，扭矩T=200N.m，剪切模量G

=80GPa。计算矩形截面梁的切应力。问题分析：只受扭转，用梁单元BEAM188建模分析。梁单元的单元属性有单元类型、截面属性和材料属性。设置材料属性一般输入弹性模量和泊松比，计算前需将剪切模量G转换成弹性模量E，E

=2G(1+u)。设泊松比u

=0.3，弹性模量E=208GPa。单位制mm、N和MPa。矩形截面杆件长度取80mm。ANSYS操作步骤1.选择单元类型选择合适的梁单元类型，并进行截面设置梁单元选择GUI:Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete|Beam|2node188截面设置GUI:

Preprocessor|Sections|Beam|CommonSection|B:20H:20Nb:2Nh:2ANSYS操作步骤2.材料属性添加根据材料设置相应的属性GUI:Preprocessor|MaterialModels|Structural|Linear|Elastic|Isotropic|EX2.08e5PRXY0.3ANSYS操作步骤3.建立模型建立长度为80mm，截面为20mm*20mm的梁创建关键点GUI:Preprocessor|Modeling|Create|Keypoints|OnWorkingPlane|WPCoordinates|输入坐标点1(0,0)|Apply|输入坐标点2(80,0)|OK关键点连成线GUI:Preprocessor|Modeling|Create|Lines|StraightLine|选择界面上关键点1、2|OKANSYS操作步骤4.网格划分检查之前设置是否出错，划分形状大小合适的网格检查GUI:Preprocessor|Meshing|MeshTool|Set网格划分GUI:Preprocessor|Meshing|MeshTool|SizeControls:Lines|Set

|选择创建的线|Size:10|OK|Mesh:Lines|Mesh|选择创建的线|OK查看网格划分GUI:

PlotCtrls|Style|SizeandShape|[/ESHAPE]onANSYS操作步骤5.施加边界条件根据分析在合适位置施加边界条件左侧约束施加GUI:Preprocessor|Load|DefineLoads|Apply|Structural|Displacement|OnKeypoints|选择左侧点|OK|ALLDOF|OK右侧载荷施加GUI:Preprocessor|Load|DefineLoads|Apply|Structural|Force/Moment|OnKeypoints|选择右侧点|OK|LabDirectionofforce/momMX|VALUEForce/momentvalue-2e5|OKANSYS操作步骤6.求解对所建立的整个力学模型进行求解GUI:Solution|Solve|CurrentLSANSYS操作步骤7.查看结果读取结果文件并查看所需的结果读取结果GUI:GeneralPostproc|ReadResults|LastSet显示网格GUI:

PlotCtrls|Style|SizeandShape|[/ESHAPE]on应力结果查看GUI:GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu|NodalSolution|XYShearstress|OK结果展示有限元模拟结果最大剪应力为129.775MPa，与参考教材给出的解析解有一定的误差，同时通过改变截面的网格划分可有效减小误差，使计算结果更精确。