有限元分析考核大作业Word格式.docx
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有限元分析考核大作业Word格式.docx
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采用自下而上的建模方法创建基座模型。
(1)生成长方体
MainMenu:
Preprocessor>
Modeling->
Create>
Volumes->
Block>
ByDimensions
输入x1=0,x2=60,y1=0,y2=20,z1=0,z2=60
平移并旋转工作平面
UtilityMenu>
WorkPlane>
OffsetWPbyIncrements
X,Y,ZOffsets输入45,25,15点击Apply
XY,YZ,ZXAngles输入0,-90,0点击OK。
创建圆柱体
Cylinder>
SolidCylinder
Radius输入15/2,Depth输入-30,点击OK。
拷贝生成另一个圆柱体
Copy>
Volume拾取圆柱体,点击Apply,DZ输入30然后点击OK
从长方体中减去两个圆柱体
Operate>
SubtractVolumes首先拾取被减的长方体,点击Apply,然后拾取减去的两个圆柱体,点击OK。
使工作平面与总体笛卡尔坐标系一致
AlignWPwith>
GlobalCartesian
(2)创建支撑部分
MainMenu:
Preprocessor->
-Modeling-Create->
-Volumes-Block->
By2corners&
Z
在创建实体块的参数表中输入下列数值:
WPX=0
WPY=20
Width=30
Height=35
Depth=15
OK然后Toolbar:
SAVE_DB
(3)偏移工作平面到轴瓦支架的前表面
UtilityMenu:
WorkPlane->
OffsetWPto->
Keypoints+
1.在刚刚创建的实体块的左上角拾取关键点
2.OK
Toolbar:
(4)创建轴瓦支架的上部
Modeling-Create->
Volumes-Cylinder->
PartialCylinder
+
1).
在创建圆柱的参数表中输入下列参数:
WPY=0
Rad-1=0
Theta-1=0
Rad-2=30
Theta-2=90
Depth=-15
或者在bydimensions下建立圆柱体,输入相应的参数,其余圆柱的创建方式相同。
2).
OK
(5)在轴承孔的位置创建圆柱体为布尔操作生成轴孔做准备
Volume-Cylinder->
1.)
输入下列参数:
Radius=20
Depth=-3
2.)
拾取Apply
3.)
Radius=17
Depth=-40
4.)
拾取OK
(6)从轴瓦支架“减”去圆柱体形成轴孔.
Modeling-Operate->
Subtract->
Volumes
1.
拾取构成轴瓦支架的两个体,作为布尔“减”操作的母体。
单击Apply
2.
拾取大圆柱作为“减”去的对象。
3.
拾取步1中的两个体,单击Apply
4.
拾取小圆柱体,单击OK
合并重合的关键点:
–MainMenu>
Preprocessor>
NumberingCtrls>
MergeItems•
将Label设置为“Keypoints”,单击[OK]
(7)创建一个关键点
在底座的上部前面边缘线的中点建立一个关键点:
MainMenu>
-Modeling-Create>
Keypoints>
KPbetweenKPs•拾取如图的两个关键点,单击[OK]
•RATI=0.5,单击[OK]
(8)创建一个三角面并形成三棱柱
-Areas-Arbitrary>
ThroughKPs
拾取轴承孔座与整个基座的交点。
拾取轴承孔上下两个体的交点
拾取基座上上步建立的关键点,单击OK完成了三角形侧面的建模。
4.沿面的法向拖拉三角面形成一个三棱柱。
-Modeling-Operate>
Extrude>
-Areas-AlongNormal+
•拾取三角面,单击[OK]
5.
输入DIST=-3,厚度的方向是向轴承孔中心,单击[OK]
(9)关闭workingplanedisplay.
DisplayWorkingPlane(toggleoff)
(10)沿坐标平面镜像生成对称部分
依次选择MainMenu->
Preprocessor->
Modeling-Reflect->
Volumes,在弹出的拾取对话框中拾取All按钮,在弹出的拾取对话框中拾取Y-Zplane,单击OK。
(11)粘接所有体.
Booleans-Glue->
拾取All
三、
网格划分
网格划分是有限元分析的关键环节,有时候好的网格划分不仅可以节约计算时间,而且往往是求解成功的关键。
划分网格一般包括以下三个步骤:
定义单元属性(TYPE、REAL、MAT)、制定网格的控制参数、生成网格。
体步骤如下:
1、定义材料属性:
MainMenu->
Material->
Structural-Linear-Elastic-Isotropic
指定线弹性材料的弹性模量EX=2.07e11pa,泊松比PRXY=0.3;
单击OK按钮
选择单元
依次选择MainMenu->
ElementType->
Add/Edit/Delete,在弹出的对话框中选择Add按钮,在左侧Structural中选择“Solid”,然后从右侧选择Tet10Node92,单击OK按钮。
确定操作无误后,在工具栏中选择保存数据库按钮(SAVE-DB),保存数据库文件。
2、用网格划分工具MeshTool将几何模型划分单元
MeshTool,启动网格划分工具,将智能网格划分(SmartSizing)设定为“on”;
将滑动码设置为“6”;
确认MeshTool的各项为“Volumes”,“Tet”和“Free”;
单击MESH按钮,然后选择Pickall按钮,单击OK按钮。
关闭MeshTool对话框。
效果图如下所示:
四、轴承座载荷的施加
1、根据已有条件有:
轴承孔所受到的径向合力为Fr=18x1000N=18000N;
轴承孔半径r=17mm;
轴承孔厚度b=12mm。
由于我们整个模型进行结构分析,故整个轴承座孔的径向均布载荷
=5.6172x107pa,而实际情况轴承孔所承受的并非均布载荷,轴承孔最下部分受载荷最大,左右两腰部分所受载荷最小几乎为零,即轴承座孔面上所受载荷是非线性的。
故,我们将其近似为P1=P0x0.75=4.2129x107pa。
轴向均布压力载荷P2=0.2P0=1.1234x107pa。
2、轴承座的约束情况:
根据实际结构和安装情况,轴承座是靠底座的四个螺栓孔与安装基座相连接来实现固定的,此处为刚性约束,可以在其孔面上施加限制X、Z方向的对称约束,而在底面边线上施加Y方向上为应为零的约束。
这样与实际情况基本相符。
3、具体模型加载步骤如下:
(1)约束四个安装孔
依次选择MainMenu:
Solution→DefineLoad→Apply→Structural→Displacement→SymmetryB.C.→OnAreas
拾取四个安装孔的8个柱面(每个圆柱面包括两个面),单击OK
(2)在整个基座的底部施加位移约束(UY=0)
Solution→DefineLoad→Apply→Structural→Displacement→onLines+
拾取基座底部的六条边界线,pickingmenu中的“count”应等于6,单击OK,选择UY作为约束自由度,单击OK。
(3)在导孔端面上施加推力载荷(面载荷)
Solution→DefineLoad→Apply→Structural→Pressure→OnAreas→拾取轴承孔上宽度为“3”的所有面→OK→输入面上的压力值“1.1234x107pa”
→Apply
(4)用箭头显示压力值
依次选择UtilityMenu->
PlotCtrls->
Symbols,将“Showpresandconvectas”选项为“Arrows”,单击OK按钮。
(5)在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷
Solution→DefineLoad→Apply→Structural→Pressure→OnAreas→拾取宽度为17的所有柱面→OK→输入压力值4.2129x107pa→OK。
4、求解及结果分析
Solution->
Solve-CurrentLS,浏览状态窗口中出现的信息,然后关闭此窗口;
单击OK按钮(开始求解,并关闭由于单元形状态检查而出现的警告信息);
求解结束后,关闭信息窗口
加载和后受力图
米塞斯等效应力图
第一主应力图
总位移图
变形图
五、学习总结
这学期学习了《机械结构有限元分析——ANSYS与ANSYSWorkbench工程应用》,这是一门很重要的专业基础课,在学习的过程中遇到了不少难题,但在上机实验的过程中,按照老师所给例子以及操作步骤使我操作起书中的例子也逐渐熟悉了。
可以说这些例子的操作还是很好的加深了我对这个软件的学习与应用,但是,现在来说,仅仅知道这些实在是太有限了,其实我很早就感受到这个了,我也知道要补充理论知识,要熟悉原理才行。
但是还是没有很好的熟悉这些内容,如果想熟练运用这个软件我有几个事情要做:
1熟悉有限元方法的理论和求解过程,程序设计。
只有深入了解了这些,才能很好的理解软件的操作根据和目的;
《有限元方法》
2这个软件应该是力学上发展起来的,用再电磁学上的书介绍的都是应用,很多操作不知道为什么,应该还是要看看力学的书,熟悉建模和网格划分的方法,怎么划分最合适;
《有限元方法建模和网格划分》
3如果可以熟练运用,用处是很大的。
我要把这个软件用熟,我要实际运用来分析。
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- 有限元分析 考核 作业