利用有限元方法计算剖面刚心坐标

1、创建复合材料T型长桁有限元模型，包括网格、材料、铺层属性、边界条件、载荷、分析步，其中复合材料长桁的材料坐标系调整可参考“HyperMesh中修改复合材料材料坐标系”；

单位采用N-mm-℃；

2、对于有限元计算刚心坐标时，模型一端采用固支边界条件（约束1-6节点自由度），在另一端剖面平面上任一点通过RBE2连接剖面节点；

3、载荷施加：分别在加载点施加两个剖面内垂直的单位载荷以及垂直剖面的扭矩；以本模型中复合材料T型长桁为例，剖面与XY平面平行，故施加X方向和Y方向的单位载荷a N，Z方向的扭矩Mz为a N*mm.本模型为了使变形明显，取a为100；

4、创建3个分析线性分析步，结果文件中输出位移Displacement、Ratation、Stress和Strain，分别求解在Fx、Fy和Mz载荷作用下模型的变形；

下图所示任意加载点下在Fx、Fy工况下分别发生了扭转变形，说明加载点不是刚心；

5、根据材料力学扭转变形相关理论知识，如下图所示，给出了剖面刚心与任意加载点左边直接的关系；

6、下面给出基于上述复合材料T型长桁剖面刚心验证结果，基于上述方法得到的剖面分别在X和Y方向的100N载荷，发现剖面只发生弯曲变形没有扭转变形，表明通过上述方法得到的剖面刚心坐标为剖面的刚心位置。

表明本文所介绍的通过有限元法计算剖面刚心坐标的方法是有效的。