用proe计算截面模量和梁的抗弯应力 - 图文

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用proe计算截面模量和梁的抗弯应力

关键词： proe计算截面模量 proe分析应用 力学 抗弯应力计算

前言

计算梁截面的抗弯应力，需要计算梁截面模量。截面模量的计算采用proe计算比较单。 本文以实例介绍用proe计算截面模量的操作，从proe计算的结果，分析proe系统对截面模量的概念和定义，从而对proe计算结果，在实践中可信可用，达到事半功倍的效率。

一．应用实例：

有一简支梁的受力和长度如下，图1

图1

图中简支梁的支点间距 L=3000毫米，P=1500 N，作用点在梁的中间处。 梁的横截面图如图2所示：

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图2

求在梁的中间点处横截面的抗弯应力。

图2中截面为复合截面，其模量的计算有多种算法，而用proe计算比较简单，高效。下面介绍：因为本例是采用proe计算梁的截面模量，首先在proe的环境下，创建梁的模型。 创建的模型如图3所示。

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图3

有了梁的模型，就可以在这个基础，进行截面模量的计算。 二． 具体详细的操作如下：

1. 打开一个零件模型;*.prt ，如图3.的模型。 2. 点击菜单：“分析”-“模型”-在模型上已经创建的剖面基准面，如DTM1， 3. 这时再单击“模型”的下拉菜单“剖截面质量属性”令， 4. proe系统就自动计算下述结果：

有了这种操作，才有下面的计算结果。

自动计算下述结果，系统把信息保存在文件名：xsecmass.dat）中，（为了对照说明，把全文录入）

面积 = 7.8600000e+02 毫米^2 根据_坐标边框确定重心:

X Y 6.5623410e+00 0.0000000e+00 毫米 相对于_坐标系边框之惯性. (毫米^4)

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惯性张量

Ixx Ixy 9.1825500e+04 0.0000000e+00 Iyx Iyy 0.0000000e+00 7.8196800e+05 惯性极坐标力矩 8.7379350e+05 毫米^4 重心的惯性(相对_ 坐标系边框) (毫米^4) 惯性张量

Ixx Ixy 9.1825500e+04 0.0000000e+00 Iyx Iyy 0.0000000e+00 7.4811945e+05 区域相对主轴的惯性力矩： (毫米^4) I1 I2 9.1825500e+04 7.4811945e+05 惯性极坐标力矩 8.3994495e+05 毫米^4 从_ 定位至主轴的旋转矩阵: 1.00000 0.00000 0.00000 1.00000 从_ 定位至主轴的一个旋转角(度): 关于 z 轴 0.000 相对主轴的回旋半径：

R1 R2 1.0808623e+01 3.0851352e+01 毫米

截面模数和相应点：

模量 1 2 坐标

关于轴 1: 3.33911e+03 毫米^3 -1.5623e+00 -2.7500e+01 毫米

3.33911e+03 毫米^3 -1.5623e+00 2.7500e+01 毫米 关于轴 2: 1.27748e+04 毫米^3 -5.8562e+01 7.5000e+00 毫米 1.39999e+04 毫米^3 5.3438e+01 7.5000e+00 毫米

三． 理解和应用上述的计算结果。

在上述数据信息中，列举了好多力学中的术语和单位和概念，这些概念与力学中的概念

完全相同，必须有力学的基础。为了更好的理解上述数据的定义，proe在计算前就已经对各个对象变量，进行了准确详细的定义。这些定义就在文档中： 这个文档的名称为：《剖面的计算质量属性列表》（利用“帮助”查到这个文档）， 对模量的计算有如下的定义：

“剖面模量和对应点（section moduli and the corresponding ponts）-对每一个主轴（例

如，轴1，轴2）进行计算，其计算方法是：（加注：此句不是直译法）用关于所选轴的面积惯矩除以剖面上距所选轴最远的点到轴之间的距离。在截平面上沿直交的主轴的这些点具有最小（多数是负的）和最高（多数是正的）坐标值。”

根据这段文本的主要内容可以理解为：

1 模量的存在必须有相应的主轴；

2. 模量的计算求得：面积惯性矩除以点到轴的距离； 3. 点到轴的距离，是在剖面上距所选轴最远的点到轴

的距离；

4. 在截平面上沿直交的主轴的这些点，具有最小和最

高的两个点，而面积惯性矩只有一个，分别用最小

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和最高的去除同一个面积惯性矩，所以得到两个关于轴的模量，所以在列表中关于轴1和轴2分别各有两个模量。

在这这种的理解基础上，可参考图4如下

图4

关于“模量”的概念：模量又称“抗弯截面系数”，其属性特点：是只决定几何形状和几

何尺寸的的几何量，常以Wz表示，它的存在条件：截面必须对于某中性轴而言，才有模量。

图4中的轴1和轴2是proe系统中自动计算和自动设置的轴1和轴2，为了看得明显，把它加大和加红。对于轴2有两个：

其中：1.27748e+04毫米^3=12774.8 毫米^3（在截平面上沿直交的主轴的这些点具有

最小（多数是负的）坐标值，计算而得）

1.39999e+04毫米^3=13999.9毫米^3（在截平面上沿直交的主轴的这些点具有

最高（多数是正的）坐标值。计算而得）

四． 根据已经算的模量利用力学知识求梁中间处的抗弯应力。

图1中简支梁的支点间距 L=3000毫米，P=1500 N，作用点在梁的中间处。 为便于计算，引用符号W轴2=1.3999e+04MM^3= 1.39999*10^4=13999.9MM^3 简支梁在中间处受力P=150 KG=1500 N 简支梁中间处的距离：L1=L/2=1500 MM,

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简支梁中间处最大弯矩Mmax=1500 * 1500 N -MM

简支梁中间处的最大抗弯应力=1500 *1500 N –MM / 13999.9 MM^3 =161 N / MM^2=161Mpa

到此为止，利用了proe计算了梁的截面模量，并从proe“帮助”中得到了截面模量的定义，从proe的计算结果中，得到了实际应用。利用力学求抗弯应力公式算出了截面抗弯的正应力。从而确定了梁在这种情况安全强度。