機械設計中包括一些簡單的鋼樑結構,可以透過材料力學的知識進行計算,但Autocad mechanical 版本自帶有限元分析外掛,可進行簡單的應力變形計算,大大提高了計算效率。
本文以10#槽鋼為例,長度為1m,作為簡支梁結構進行計算,具體操作過程如下,以Autocad Mechanical 2018 為例,
步驟一:先開啟Autocad Mechanical 2018,點選介面上頂部選單工具集,再點選型材選單,選擇10號槽鋼,如圖1所示;
圖1 型材選擇介面
步驟二:在繪圖區出現槽鋼圖形以後,點選頂部選單欄“有限元分析”選單下方的“計算”-“慣性矩”選單,如圖2所示;
圖2 慣性矩計算啟動
步驟三:選擇慣性矩選單後選擇槽鋼內部區域,然後選擇載荷方向,本次選擇豎直向下,然後出現慣性矩等引數,如圖3所示,其中I1為計算應力與變形的重要引數。
圖3 慣性矩引數
步驟四:在槽鋼圖塊下面繪製一條長度為1m的直線,點選頂部選單:擾度線,如圖4所示;
圖4 擾度線計算啟動
步驟五:根據命令提示,選擇慣性矩引數表,然後選擇1m線的兩端,出現擾度計算引數設定,如圖5所示,可以選擇支承形式,本次選擇兩端簡支形式,即第二個圖示,接下來選擇載荷,本次選擇在梁中間位置施加豎直向下的力,即第一個圖示,本次選擇1000N,下一步選擇材料,本次選擇預設材料Q235 ,最後選擇結果輸出引數,即我們關心的指標引數,力矩和擾度。
圖5 計算選單
步驟六:最終計算結果如圖6所示。其中黃色粗線示意變形量,綠色細線示意彎矩值,在梁的中心處變形量及彎矩值最大,及應力最大。具體計算值如圖7所示。
圖6 計算結果圖形
圖7 計算結果表格
由圖7可知,最大變形量只有0。05mm,最大應力為6。3MPa,因為Q235材料屈服強度為235MPa,所以安全係數為37。3。因此該簡支梁在中心豎直載荷1000N作用下是安全的。
此次計算可以透過材料力學計算公式進行驗證,本次不做敘述。經計算公式驗證,該結果與理論計算完全一致。
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