如图所示悬臂梁，总长度L为50mm, 在末端施加100N向下的力，求该悬臂梁所受最大弯曲应力。

梁的截面为一矩形，宽度b为10mm, 高度h为5mm。

一、理论计算

根据梁的弯曲应力公式

其中

M – 作用于中性轴的扭矩

y – 到中性轴的距离

Ix – 截面的转动惯量

梁在受向下的力时，上表面承受张力，下表面承受压缩力，中间表面不受力，故y为高度的一半 5/2 = 2.5mm。

截面的转动惯量Ix可以使用公式或在CAD软件求出。

在Creo软件中，选取Anlsys –> X-Section Mass Properties

选择任一横截面，可以查得Ix = 104.17mm^4

最大扭矩M = F x L = 100×50 = 5000Nmm。

故求得最大弯曲应力σ=5000×2.5/104.17 = 120MPa。

二、CAD建模

进入Ansys DesignModeler，选择xy平面，画一条直线长50mm。

在菜单中选取Concpet -> Lines Frome Sketches，选择先前的直线，生成一个line body。

继续在菜单中选取Concpet –>Cross Section，选取矩形

同样在xy平面，将尺寸改为10mm x 5mm。

选择Line Body，截面下拉菜单选中先前作好的矩形截面。

三、分析设置

在Ansys静态机构(Static Structure)中导入几何，查看几何可以发现其显示为line body，将材料设为结构钢。

在菜单显示–>Cross Section中，可以将几何模型的显示方式从line body切换为实体梁。

在网格设置中设置网格大小为0.5mm，注意选取的几何为边缘而非实体。

生成的网格如下：

将梁的一端设为固定，同样注意这里选取的是端点Vertex

在另一端施加100N向下的力，此处为z方向的分量-100N。

在分析结果中添加总变形和梁工具，在梁工具中，右键还可以添加最大弯曲应力Maximum Bending stress。

四、分析结果

最大变形0.2mm

最大弯曲应力120MPa，与计算结果吻合。

将网格密度设为0.3mm，重新模拟。

最大弯曲应力仍为120MPa。