STAR

模型描述：在工字型悬臂梁自由端加载，假定载荷引起的位移很小，在材料弹性范围内。忽略悬臂梁自重。仿真计算最大应力和最大位移量，并与理论值进行比较。

东西/原料

STAR-CCM+ 13.02.011-R8

理论计较

1
按照Euler–Bernoulli beam theory计较工字型悬臂梁受力后的变形特征。
END

模子导入

1
打开STAR-CCM+，新建simulation，选择Parallel on Local Host，Compute Processes按照PC设置装备摆设选择，点击OK。
2
点击File > Import > Import Surface Mesh，导入Ibeam.x_b模子文件，保留为IBeam.sim。
END

物理模子

1
点击Continua > New > Physics Continuum，定名为Beam Physics，设置solid stress模子。
2
睁开Beam Physics > Models > Solid > Al，右键Replace with，选择UNSS44600 (Ferretic Stainless Steel)。
3
睁开Continua > Beam Physics > Models > Material Law Models，右键Material Laws新建材料准则，定名为Isotropic Linear Elastic。模子选择Linear Elasticity、Isotropic Linear Elasticity。
4
睁开Beam Physics > Models > Solid > UNSS44600 > Material Properties > Material Law，Type选择Isotropic Linear Elasticity。
5
密度设为7500 kg/m^3，杨氏模量为200 GPa，泊松比0.3。
END

鸿沟前提

1
将零件Assign到Region。应力阐发的鸿沟前提是操纵segment直接在Part Surface上施加，分派到Region时可以将所有surface归并为一个boundary。
2
施加载荷前提。点击Regions > Beam，右键Create Segment，定名为Shear Load。
3
点击Segments > Shear Load，Type选择Load，Surfaces选择free side - lower flange、free side - upper flange、free side - web。
睁开Shear Load > Physics Conditions > Solid Stress Loads，Method选择Force。
睁开Physics Values > Force，设为[0.0, -800.0, 0.0] N。
4
施加约束前提。新建Segment，定名为Web Constraint，Type选择Constraint，Surfaces选择wall side - web。
睁开Web Constraint > Physics Conditions > Solid Stress Constraints，Method选择Fixed。
5
新建Segment，定名为Flanges Constraint，Type选择Constraint，Surfaces选择wall side - lower flange、wall side - upper flange。
睁开Flanges Constraint > Physics Conditions > Solid Stress Constraints，Method选择Normal Displacement。
睁开Physics Values > Normal Displacement，设为0.0 m，即只固定法标的目的位移，其他偏向可以移动。
END

划分网格

1
点击Geometry > Operations > New > Mesh > Directed Mesh，Input Parts选择Beam。
2
右键Directed Mesh设置网格。Source Surfaces选择wall side - lower flange、wall side - upper flange、wall side - web，Target Surfaces选择free side - lower flange、free side - upper flange、free side - web。
3
右键Source Meshes > New Source Mesh > Patch Mesh，Input Parts选择Beam。
点击Auto-populate feature edges with patch curves图标（左起第一个），主动朋分特征线。
建立捕获点。点击Split the selected patch curve图标（右起第一个），Split Patch Curve Option选择At Picked Location，鼠标点击建立两个捕获点，完当作后点Esc退出。然后，依次点击两个捕获点，调整其x坐标位置。
点击Create Patch Curve图标（左起第二个），操纵捕获点朋分特征线。
4
反复步调3，朋分下法兰面的特征线。
5
将Mode改为Patch Mesh。选择沿Flange length偏向的特征线，Number of Divisions设为7。选择沿Beam height偏向的特征线，Number of Divisions设为19。残剩特征线的Number of Divisions设为1。完当作后封闭编纂窗口。
6
右键Mesh Distributions选择New Volume Distribution，Input Parts选择Beam。
7
睁开Mesh Distributions > Volume Distribution > Default Controls > Number of Layers，设为70，点击Close Directed Mesh。
8
点击Geometry > Operations > Directed Mesh，右键Execute生当作六面体网格。
这里的六面体网格共有8个节点，可以经由过程增添边中节点提高计较精度。睁开Regions > Beam > Physics Conditions > Mid-side Vertex Option，Mid-side Vertex选择Add - Linear Interpolation，这样每条边的中间增添一个节点，一个单位共计20个节点。
END

建立Scene

1
监测轴标的目的应力张量。新建Scalar Scene，定名为Stress。Scalar Field选择Stress Tensor > Laboratory > k,k，单元为MPa；Parts选择Parts > Beam，Contour Style选择Smooth Filled。点击Color Bar，将Title Height设为0.04，Label Height设为0.035。
2
点击Derived Parts > New Part > Warp > Vector Wrap。Input Parts选择Parts > Beam，Vector选择Displacement，勾选Auto Scale，选择No Displayer，点击Create。
3
监测变形位移。复制Stress Scene，定名为Displacement，Scalar Field选择Displacement > Laboratory > j，单元mm，Parts选择Vector Wrap，其他不变。点击Outline 1，勾选Surface，Opacity设为0.2。
END

建立Report

1
点击Derived Parts > New Part > Probe > Point，Input Parts选择Parts > Beam，点坐标设为[50, 100, 0] mm，勾选No Displayer，点击Create，定名为Corner-Point。
复制Corner-Point，定名为Mid-Point，点坐标改为[0.0, 100, 0.0] mm。
2
监测最大应力。右键Reports选择New Report > Maximum，定名为Stress [k,k]，Field Function选择Stress Tensor [k,k]，单元选择MPa，Parts选择Corner-Point，勾选Smooth Values。
复制Stress [k,k]，定名为Stress [k,k] near Fixed Constraint，Parts选择Mid-Point。
END