基于ANSYS Workbench的纯弯梁弯曲正应力仿真分析

纯弯梁正应力实验是工程力学、材料力学等课程基础性的重要实验,具有理论性强、内容抽象的特点,主要是根据平面假设和纵向纤维间无挤压假设来对梁弯曲应力知识进行理解,通常使用电测法来完成实验内容,缺乏可直接观察梁内部结构的“直观”性。为了加深对纯弯梁弯曲正应力知识的理解,以DHMMT多功能力学实验教学装置为建模基础,利用ANSYS Workbench软件对简支梁在荷载1000 N下的受力及变形进行有限元模拟,得到简支梁在纯弯曲状态下某一横截面上的正应力大小及分布规律:最大应力发生在梁上下端面的1号和5号位置,应力值为9.375 MPa;最小应力发生在梁中性层的3号位置,应力值为0 MPa;将轮廊带理解为纵向纤维带层,带层颜色从浅到深,其应力值逐渐变大,并且关于中性层对称分布。模拟实验得到的应力结果与理论计算值一致,分布规律与两个假设理论相符。仿真分析结果具有直观、可视化特点,对增强梁的挤压现象和正应力分布的认识具有积极意义,有助于对应力应变理论知识的掌握。