基于有限元法的转子动力学建模---Timoshenko梁单元有限元建模
Timoshenko 梁理论
常用的梁单元理论有两种:一种是欧拉梁,一种是Timoshenko梁。
- 欧拉梁,在弯曲变形时,截面与轴线保持垂直。
- Timoshenko梁,则考虑了剪切变形。
对于有限单元法,两者的主要区别在于Timoshenko梁单元的刚度矩阵由两部分组成:弯曲刚度矩阵和剪切刚度矩阵,详情可参考《Matlab有限元结构动力学分析与工程应用-徐斌》梁单元的介绍。
对应ansys中的单元:早起版本中有对应欧拉梁的单元,但是现在版本的ansys只保留了Timoshenko梁理论的单元,beam188,beam189。
案例参数:
No_node=40; E=2.1E11, u=0.3, g=7850, r=0.05, L=1
Matlab仿真步骤:
- 建立单元刚度、质量矩阵(大量文献中已经有推导结果,可直接用);
- 根据结构特性,将单元矩阵组装为系统的结构矩阵;
- 根据系统的单元数(节点数),在需要加载的节点(注意区分方向),添加约束条件;(本例为简支梁)
- 如步骤三类似方式,添加载荷;
- 静力变形,可由 {disp} =[kk]\{F} 求解得到。
Ansys仿真过程略(简单的静力分析)