STAR

模型描述：在工字型懸臂梁自由端加載，假定載荷引起的位移很小，在材料彈性范圍內。忽略懸臂梁自重。仿真計算最大應力和最大位移量，并與理論值進行比較。

東西/原料

STAR-CCM+ 13.02.011-R8

理論計較

1
按照Euler–Bernoulli beam theory計較工字型懸臂梁受力后的變形特征。
END

模子導入

1
打開STAR-CCM+，新建simulation，選擇Parallel on Local Host，Compute Processes按照PC設置裝備擺設選擇，點擊OK。
2
點擊File > Import > Import Surface Mesh，導入Ibeam.x_b模子文件，保留為IBeam.sim。
END

物理模子

1
點擊Continua > New > Physics Continuum，定名為Beam Physics，設置solid stress模子。
2
睜開Beam Physics > Models > Solid > Al，右鍵Replace with，選擇UNSS44600 (Ferretic Stainless Steel)。
3
睜開Continua > Beam Physics > Models > Material Law Models，右鍵Material Laws新建材料準則，定名為Isotropic Linear Elastic。模子選擇Linear Elasticity、Isotropic Linear Elasticity。
4
睜開Beam Physics > Models > Solid > UNSS44600 > Material Properties > Material Law，Type選擇Isotropic Linear Elasticity。
5
密度設為7500 kg/m^3，楊氏模量為200 GPa，泊松比0.3。
END

鴻溝前提

1
將零件Assign到Region。應力闡發的鴻溝前提是操縱segment直接在Part Surface上施加，分派到Region時可以將所有surface歸并為一個boundary。
2
施加載荷前提。點擊Regions > Beam，右鍵Create Segment，定名為Shear Load。
3
點擊Segments > Shear Load，Type選擇Load，Surfaces選擇free side - lower flange、free side - upper flange、free side - web。
睜開Shear Load > Physics Conditions > Solid Stress Loads，Method選擇Force。
睜開Physics Values > Force，設為[0.0, -800.0, 0.0] N。
4
施加約束前提。新建Segment，定名為Web Constraint，Type選擇Constraint，Surfaces選擇wall side - web。
睜開Web Constraint > Physics Conditions > Solid Stress Constraints，Method選擇Fixed。
5
新建Segment，定名為Flanges Constraint，Type選擇Constraint，Surfaces選擇wall side - lower flange、wall side - upper flange。
睜開Flanges Constraint > Physics Conditions > Solid Stress Constraints，Method選擇Normal Displacement。
睜開Physics Values > Normal Displacement，設為0.0 m，即只固定法標的目的位移，其他偏向可以移動。
END

劃分網格

1
點擊Geometry > Operations > New > Mesh > Directed Mesh，Input Parts選擇Beam。
2
右鍵Directed Mesh設置網格。Source Surfaces選擇wall side - lower flange、wall side - upper flange、wall side - web，Target Surfaces選擇free side - lower flange、free side - upper flange、free side - web。
3
右鍵Source Meshes > New Source Mesh > Patch Mesh，Input Parts選擇Beam。
點擊Auto-populate feature edges with patch curves圖標（左起第一個），主動朋分特征線。
建立捕獲點。點擊Split the selected patch curve圖標（右起第一個），Split Patch Curve Option選擇At Picked Location，鼠標點擊建立兩個捕獲點，完當作后點Esc退出。然后，依次點擊兩個捕獲點，調整其x坐標位置。
點擊Create Patch Curve圖標（左起第二個），操縱捕獲點朋分特征線。
4
反復步調3，朋分下法蘭面的特征線。
5
將Mode改為Patch Mesh。選擇沿Flange length偏向的特征線，Number of Divisions設為7。選擇沿Beam height偏向的特征線，Number of Divisions設為19。殘剩特征線的Number of Divisions設為1。完當作后封閉編纂窗口。
6
右鍵Mesh Distributions選擇New Volume Distribution，Input Parts選擇Beam。
7
睜開Mesh Distributions > Volume Distribution > Default Controls > Number of Layers，設為70，點擊Close Directed Mesh。
8
點擊Geometry > Operations > Directed Mesh，右鍵Execute生當作六面體網格。
這里的六面體網格共有8個節點，可以經由過程增添邊中節點提高計較精度。睜開Regions > Beam > Physics Conditions > Mid-side Vertex Option，Mid-side Vertex選擇Add - Linear Interpolation，這樣每條邊的中間增添一個節點，一個單位共計20個節點。
END

建立Scene

1
監測軸標的目的應力張量。新建Scalar Scene，定名為Stress。Scalar Field選擇Stress Tensor > Laboratory > k,k，單元為MPa；Parts選擇Parts > Beam，Contour Style選擇Smooth Filled。點擊Color Bar，將Title Height設為0.04，Label Height設為0.035。
2
點擊Derived Parts > New Part > Warp > Vector Wrap。Input Parts選擇Parts > Beam，Vector選擇Displacement，勾選Auto Scale，選擇No Displayer，點擊Create。
3
監測變形位移。復制Stress Scene，定名為Displacement，Scalar Field選擇Displacement > Laboratory > j，單元mm，Parts選擇Vector Wrap，其他不變。點擊Outline 1，勾選Surface，Opacity設為0.2。
END

建立Report

1
點擊Derived Parts > New Part > Probe > Point，Input Parts選擇Parts > Beam，點坐標設為[50, 100, 0] mm，勾選No Displayer，點擊Create，定名為Corner-Point。
復制Corner-Point，定名為Mid-Point，點坐標改為[0.0, 100, 0.0] mm。
2
監測最大應力。右鍵Reports選擇New Report > Maximum，定名為Stress [k,k]，Field Function選擇Stress Tensor [k,k]，單元選擇MPa，Parts選擇Corner-Point，勾選Smooth Values。
復制Stress [k,k]，定名為Stress [k,k] near Fixed Constraint，Parts選擇Mid-Point。
END