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简单悬臂梁的弹塑性分析
图示矩形截面梁，材料为理想弹塑性，其拉伸和压缩时的屈服极限相同。已知，自由端施加荷载P，理论上塑性区域会像如图所示一样扩展，直至根部完全破坏。 (一) 如果梁的危险截面上屈服区域已由上下表面深入到20mm，此时危险截面(根部)上的正应力分布情况： (二) 此时梁发生屈服长度范围 危险截面的弯矩为 截面最大弹性弯矩为 由比例关系得. 历史上的多次震害也证明了弹塑性分析的必要性：1968年日本的十橳冲地震中不少按等效静力方法进行抗震设防的多层钢筋混凝土结构遭到了严重破坏，1971年美国San Fernan
1.2K10编辑于 2022-04-14 - 来自专栏用户9688323的专栏
ANSYS Workbench实例入门-悬臂梁的应力变形仿真分析
图1-24 案例问题 图1-25 创建分析项目A （3）在工具箱中的Analysis System→Static Structural上按住鼠标左键拖曳到项目管理区中，当项目A的Symmetry 图1-26 创建分析项目 提示：本例是线性静态结构分析，创建项目时可直接创建项目B，而不创建项目A，几何体的导入可在项目B中的B3栏Geometry中导入创建。 对话框中选择文件路径，导入char01-01几何体文件，如图1-28所示，此时A2栏Geometry后的 变为 ，表示实体模型…… 文章来源：技术邻-大龙猫 全文链接：Workbench实例入门-悬臂梁的应力变形仿真分析
1.7K20编辑于 2023-02-16 - 来自专栏亿源通科技HYC
关于MEMS的技术简介
转屏是智能手机中的一项基本功能，如图.3所示，这项功能是通过MEMS陀螺仪来实现的。图.4展示了传统机械陀螺仪与MEMS陀螺仪的对比，后者比前者小得多，因而得以在智能手机和平板电脑中广泛应用。 未标题-3.jpg 未标题-4.jpg 未标题-5.jpg 未标题-6.jpg MEMS技术的特有工艺 MEMS器件与IC芯片的制备工艺非常相似，但MEMS器件有两个重要特征：高深宽比的微结构和悬臂结构 未标题-9.jpg 在图9（a）中，悬臂梁底部和基底上部均制备了电极，当两个电极加载偏压时，产生静电吸引，悬臂梁变形，从而实现电信号对机械动作的控制。 在图9（b）中，悬臂梁底部和基底上部均制备了电磁线圈，当线圈中通电流时，产生电磁力使悬臂梁发生形变。电磁力可以是引力或者斥力，取决于所通电流的方向。 在9（c）中，悬臂梁以磁致伸缩材料制备，当悬臂梁的两端加载电压时会产生伸缩效应。在9（d）中，悬臂梁为双层结构，两层以不同热膨胀系数的金属材料制备。
1.1K00发布于 2020-05-12 - 来自专栏信号分析应用及算法
基于MIMO的悬臂梁振动响应有限元计算原理及应用
01 — 目的：计算悬臂梁在多个输入下的振动响应 图1是一个悬臂梁及其有限元参数，在中间位置和悬臂远端均受动态力，求整个悬臂梁在两个（或多个）力下的振动响应（位移，速度，或加速度）。 ? 本节仅针对3个梁单元的有限元计算进行举例。 ），该梁单元的质量矩阵Me，刚度矩阵Ke （上标e代表element）如图3，为了简单方便，将阻尼矩阵Ce设置成比例阻尼（如图3）。那么梁单元的动力学方程就如图3红字部分。 ? 图10 更进一步，我们可以忽略各点扭矩的影响，那么该矩阵可以再次从6*6缩减到3*3矩阵，如图11。 ? 图21 3）图21： f18=1*sin(2*pi*30*t); f36=1*sin(2*pi*166*t)。这两个力激发起来悬臂梁的两个固有频率，所以振动特性体现了两个振型的叠加。
3.7K30发布于 2020-07-20 - 来自专栏联远智维
电子秤结构分析与设计
本部分讲解了电子秤的工作原理以及应变片的粘贴方式，分析了产品抗偏载的原因，后续采用有限元分析软件，定性研究了载荷与应变之间的关联，具体如下所示： 图a表述为电子秤的压力敏感元件，主要由双孔悬臂梁结构和 4个应变片组成，工作过程中，R1和R3应变片受拉，电阻相应变大，R2和R4应变片受压，电阻相应减小，后续构建电桥电路，通过采集输出的电压信号实现电子秤的计量；图b展示了外载荷作用下，双孔悬臂梁的变形特征 ，其中，有限元模拟过程中，双孔悬臂梁左侧施加固定约束，右侧（螺栓紧固位置）施加竖直向下的载荷50N；图c展示了载荷与应变之间的关系，通过结构设计，使之呈现明显的线性关系，大大简化系统的标定过程； 电子秤在设计过程中 图a表述为电子秤的工作过程；图b表述为电子秤工作原理简图：当砝码作用于不同位置时，相当于引入额外弯矩M；图c表述为双孔悬臂梁力学模型简图，依据结构力学知识，当垂直杆刚度远大于水平杆时，外力矩 M 全部由垂直梁承受 附：中国运载火箭技术研究院第七O二研究所 刘九卿发表多篇文献，解释了电子秤不同参数与计量误差之间的关联，详细见参考文献； 附3、数据采集模块基本原理？
2.9K20编辑于 2022-01-20 - 来自专栏仿真CAE与AI
Abaqus入门基础——如何建模？
三、案例分析为了更加具体地展示ABAQUS建模分析的过程，我们将以一个简单的悬臂梁为例进行说明。创建模型首先创建一个二维平面模型，选择合适的尺寸单位和坐标系。 创建几何体使用“Work Plane”和“Part”工具创建一个悬臂梁的几何体。注意，本例中我们只需创建一个二维平面几何体。 网格划分使用“Mesh”菜单对悬臂梁进行网格划分，选择合适的网格密度和单元类型。本例中，我们可以选择四边形单元进行划分。 边界条件和载荷设置在“Boundary”菜单中为悬臂梁的固定端施加零位移约束；在“Load”菜单中为梁的右侧加载端施加一定大小的集中力。 计算完成后，可以使用后处理模块查看悬臂梁的变形云图和应力分布情况。我们可以根据分析结果进一步优化悬臂梁的设计，如调整梁的尺寸、改变材料等。
91010编辑于 2025-05-20 - 来自专栏光芯前沿
OFC 2025：低插损硅光端面耦合器（旭创/GF/台积电）
末端段渐变区采用分段线性形状（图 1 (b)），通过 3D FDTD 仿真显示 O 波段内模式转换损耗可忽略不计。 同时GF也结合了它做光纤V Groove实现无源耦合的传统艺能以及耦合器两侧打一排孔做衬底掏空，最终也是形成悬臂梁结构。 前两年GF在悬臂梁结构上也花了不少功夫去优化，包括镀氧化铝抗水汽，提升长期可靠性。 考虑所有因素，Design1 和Design3的插损均小于1dB/facet，也是挺不错的结果了；其回损均小于 - 40dB，有效管理了背向反射。 看了一下GF去年报道的单个氮化硅taper的悬臂梁耦合器插损是0.6/0.8 dB@TE/TM模，前年基于亚波长光栅的Si悬臂梁耦合器也是0.6/0.8 dB的插损，年年会出一款新设计。
1.9K01编辑于 2025-04-08 - 来自专栏数值分析与有限元编程
可视化 | 一个三角形常应变单元后处理例子
下面来看一个悬臂梁的综合后处理。 如图所示，一个悬臂梁受集中力作用。 集中力P=1000N，C=10mm, L=60mm, t=5mm ，弹性模量E=20000MPa，泊松比υ=0.3。 ?
1.2K70发布于 2018-04-08 - 来自专栏仿真CAE与AI
用Abaqus做模态分析时梁发生变形，症结出在哪里？
典型场景：简支梁未限制绕轴旋转自由度（如释放Rx）；悬臂梁未完全固定根部。 判断标准：对比不同网格密度下的前3阶频率，若差异>5%则需加密网格。加密策略：对弯矩较大区域（如悬臂梁根部）采用局部种子控制（Mesh→Seed Edges→By Size）。2. 四、实战案例：悬臂工字梁模态异常排查问题描述某工字钢悬臂梁（长2m）一阶弯曲频率仿真值为8.3Hz，实测值为12.1Hz，且振型出现非物理扭转变形。 修正结果调整截面方向与密度后，一阶频率升至11.7Hz，振型恢复为纯弯曲模式，与实测误差<3%。
64810编辑于 2025-09-15 - 来自专栏硅光技术分享
端面耦合器
倒锥形耦合器尖端的MFD约2-3um，还是无法较好地与单模光纤匹配。实验中通常使用lensed fiber进行耦合测量，可以得到较高的耦合效率。文献2中的耦合损耗为-0.7dB。 ? 悬臂梁型耦合器 一般SOI的埋氧层厚度为2um或者3um, 当MFD进一步增大时，光场就会泄露到埋氧层下方的衬底硅中，造成较大的能量损失。 为此，人们提出了悬臂梁型耦合器(cantilever coupler), 其主要思路是将底部的硅通过特定的工艺刻蚀掉，剩余的SiO2与空气构成波导,其光场不再泄露到Si中。 由于该耦合器无底部支撑结构，而是悬空在那儿，因而称为悬臂梁型耦合器。光场先是耦合进SiO2波导中，进而慢慢耦合进Si波导中，其典型结构如下图所示。 ? （图片来自文献3） 该结构的模场可以与单模光纤匹配，并且偏振不敏感，是一个较好的选择。但是其对加工工艺有一定要求，需要刻蚀掉衬底硅，另外其机械稳定性也需要考虑。 3.
7.9K82发布于 2020-08-13 - 来自专栏数值分析与有限元编程
平面四节点等参元（Q4）有限元程序算例
如图所示悬臂梁，假定为平面应力条件。材料弹性模量E=1e6MPa，泊松比v=0.3，板厚度t=10mm，长度l=400mm，高h=100mm。划分8个单元，分别用自编程序和ANSYS计算节点位移。
1.7K50发布于 2018-04-08 - 来自专栏数值分析与有限元编程
共旋坐标法( 一 )
下面是一个悬臂梁的几何非线性分析，分别采用Total-Lagrange Formulation和Co-Rotational Formulation得到的应力云图。
1.9K10发布于 2018-07-25 - 来自专栏数值分析与有限元编程
有限元理论 | 为什么要用高斯积分点计算单元应力
再来看一个3阶多项式f(x)=1+x+x^2+x^3,设最接近此多项式的p-1阶多项式 g(x)=a+bx+bx^2。 ? ? 两个函数的交点还是我们所熟悉的高斯积分点！ 如图所示所示的悬臂梁，单元内的剪力与经典材料力学计算得到的剪力精确值的 交点正好位于每个单元的高斯积分点附近，也就是说，在高斯积分点计算单元应力，其误差最小！ ? ?
5.9K70发布于 2018-04-08 - 来自专栏数值分析与有限元编程
可视化 | MATLAB划分均匀矩形网格
下面结合一个悬臂梁说说如何在规则区域划分均匀矩形网格。 将一个矩形平面区域划分成相同大小的矩形。X方向等分nex，Y方向等分ney，X方向单元长度为dx，Y方向单元长度为dy。 nex=3，ney=3时，得到的网格 nex=10，ney=10时，得到的网格 patch是个底层的图形函数，用来创建补片图形对象。一个补片对象是由其顶点坐标确定的一个或多个多边形。
3.3K90发布于 2018-04-08 - 来自专栏美团无人配送
主流激光雷达分类及原理
2.1 MEMS阵镜激光雷达 MEMS振镜是一种硅基半导体元器件，属于固态电子元件；它是在硅基芯片上集成了体积十分精巧的微振镜，其核心结构是尺寸很小的悬臂梁——反射镜悬浮在前后左右各一对扭杆之间以一定谐波频率振荡 （2）悬臂梁： 硅基MEMS的悬臂梁结构实际非常脆弱，快慢轴同时对微振镜进行反向扭动，外界的振动或冲击极易直接致其断裂。 ? 故障的悬臂梁 （图源：无人驾驶网） ? MEMS激光雷达点云数据 （图源：RoboSense） 2.2 旋转扫描镜激光雷达 作为首款量产的L3级别自动驾驶的乘用车——奥迪A8上搭载的激光雷达就是旋转扫描镜激光雷达。 p=272 3.AEye, Inc.(2021)Time of Flight vs.
3.7K40发布于 2021-07-01 - 来自专栏数值分析与有限元编程
平面四节点单元(Q4)的误差分析
如图1所示的纯弯曲悬臂梁，Q4单元计算的结果远低于解析解。 对于纯弯曲的梁，其位移场的解析解为 其中为常数,为泊松比。梁的变形如图2所示，此时与位移相应的应力场是 应力分布如图3所示。
73120编辑于 2022-06-20 - 来自专栏数值分析与有限元编程
力学概念|结构设计中的刚柔搭配
▲ 图2 如图3所示，当横梁的刚度无穷大的时候，若三根柱子的抗弯刚度 EI 相同，其最大弯矩与支座剪力完全一样。如果两侧的柱子刚度比中间的大，那么两边的柱子分配到的剪力比中间的多。 ▲ 图3 对于超高层建筑，其长细比很大。在受水平荷载时，类比悬臂梁弯曲，此时越靠近外表面的区域正应力越大，如图4所示。如果是框架核心筒体系，理论上外框架柱的尺寸要做得很大且应当是均匀的。
49830编辑于 2023-09-11 - 来自专栏数值分析与有限元编程
GUYAN缩减法求自振频率
综上，自由振动方程可写成分块形式： 令的,可得 结构的应变能为 写成分块形式 将(3)代入，消去得到 其中 是缩减的刚度矩阵表达式。 同理，结构的动能 写成分块形式 将(3)代入，消去得到 其中 是缩减的质量矩阵表达式。 这样一来，特征值问题的求解规模大大减小，即 然后可以恢复所舍弃部分的特征向量 [算例] 如图所示的悬臂梁，采用2个单元得到的刚度矩阵和质量矩阵为 采用GUYAN缩减法，忽略旋转自由度，和是平动自由度，
89820编辑于 2022-06-16 - 来自专栏数值分析与有限元编程
可视化 | 平面四节点等参单元后处理
以下是外推和磨平的代码： 一个悬臂梁，自由端受集中力作用，现在用四节点等参数单元建立有限元模型。 经过外推、磨平之后得到的结点应力，与ANSYS计算结果相比较，二者一致。
1.9K30发布于 2018-04-08 - 来自专栏数值分析与有限元编程
力学概念|结构设计中的刚柔搭配(续)
▲图2 组合荷载下的正应力分布，N-N为中性轴 (二) 剪力滞后效应 当框筒象一个支承在基础上的竖直的悬臂梁那样弯曲时，框架局部弯曲将在柱间造成很大的剪力滞后。 因此，应力分布就不符合直线关系，如图3所示，离中性轴 N-N较远的柱(刚好是四个角)将承受比直线分布应力更大的应力。利用专门的软件可以精确计算。 ▲图3 剪力滞后效应 基于上述两个原因，框架-核心筒结构体系的四个脚柱尺寸应该更大。 ▲图4 筒中筒结构 如图4所示的框架-核心筒体系，外框架柱是均匀的，这个应该归类到筒中筒结构。
52020编辑于 2023-09-11
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