完整word版ansys有限元分析大作业Word下载.docx
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部和后部,前部为转向部分,后部为驱动部分,由于受力较大,所有要对后半部分进行加固。
、单车有限元模型
1材料的选择
单车的车身选用铝合金(6061-T6)T6标志表示经过热处理、时效。
其属性如下:
弹性模量:
6.90E10(N/m2)
泊松比:
0.33
质量密度:
2.70E
3(N/m2)
抗剪模量:
2.60E
2
10(N/m)
屈服强度:
2.75E
8(N/m2)
2、单车模型的简化
为了方便单车的模拟分析,提高电脑的运算效率,可对单车进行初步的简化;
单车受到
的力的主要由车架承受,因此必须保证车架能够有足够的强度、刚度,抗振的能力,故分析
的时候主要对车架进行分析。
简化后的车架如下图所示。
3、单元体的选择
单车车架为实体故定义车架的单元类型为实体单元(solid)。
查资料可以知道3D实体常
用结构实体单元有下表。
单元名称
说明
Solid45
三维结构实体单兀,单兀由8个节点定义,具有塑性、蠕变、应力刚化、大变形、大应变功能,其高阶单元是solid95
Solid64
用于模拟三维各向异性的实体结构。
单兀由8个节点定义,本单兀具有大变形、
大应变功能
Solid65
用于模拟三维有钢筋或无钢筋的混凝土模型,该单兀能够计算拉裂和压碎而且该
单兀可应用与加筋复合材料(如玻璃纤维)及地质材料(如岩石)等。
Solid92
具有二次位移特性,非常适合模拟不规则模型,(例如由各种CAD/CAM系统产生
的网格模型)。
此单元具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形和大应变等功能。
Solid95
Solid45、solid185单元
Solid147
砖形单兀,最多支持阶数为8的项式
Solid148
四面体单兀,最多支持阶数为8的多项式
Solid185
用于建立二维头体结构模型。
单兀有8个节点疋义,其咼阶单兀是solid95
Solid186
用于建立三维实体结构模型。
单兀有20节点定义的结构实体单兀
Solid187
高阶三维10节点实体单兀。
适用于产生不规则网格模型,solid92是它的类似
单元
根据上表各单元结构的特点初步选择单元solid45。
4、网格的划分
1)建模使用proe,导出为IGES,再将IGES格式的车架导入ansys中fileimportIGES找到格式为IGES的车架文件,文件导入后如下图。
2)选择单元体
MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/DeleteAdd(弹出对话框选择下图所
示的单元体)
3)定义车架材料的属性
MainMenuPreprocessorMaterialPropsMaterialModels(按照下图给车架定义材料属性)
定义材料的弹性模量:
6.90E10(N/m2)、泊松比:
定义材料的质量密度:
2.70E3(N/m2)
4)画分网格
MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool弹出的对话框中设置网格的边界长度设
为10点Meshpickall(自动生成网格如下图所示)
三、单车静强度分析
1)导入已画分好的模型网格
2)进行菜单过滤
MainMenuPreferences弹出的对话框中勾选Structural点OK
3)定义分析类型
MainMenuSolutionAnalysisTypeNewAnalysis勾选Static点OK
4)定义求解控制菜单
选择MainMenuSolutionAnalysisTypeSol'
nControls命令打开对话框勾选
Calculateprestresseffects项OK
5)施加约束
选择MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructural
Areas选择下边的横杆点OK弹出的对话框中选择AllDOF
DisplacementOn
OK完成约束
6)施加载荷
假设驾驶人的重量为60kg,那么作用在单车上的力的大小就为
则施加在单车上面的力大小为1800N。
600N。
设定安全系数为3,
选择MainMenuSolutionDefineLoads选择上边的横梁点OK弹出的对话框中在
ApplyStructuralPressureOnAreas
VALUELoadPRESvalue处设置参数为
1800OK完成
7)打开输出设置菜并设置参数
选择MainMenuSolutionLoadStepOptsOutputCtrlsSoluPrintout弹出的对话框中勾选EverysubstepOK完成
8)计算
选择MainMenuSolutionSolveCurrentLS弹出的对话框如下,点OK继续
接着会弹出提示的对话框,点Yes,然后系统开始运算。
当提示出现Solutionisdone对话框表示运算完成,点Close。
9)查看等效应力、应变结果
a、查看应变结果
MainMenuGeneralPostprocPlotResultsContourPlotNodalSolu弹出对话框中(如下图)选择NodalSolution在Undisplacedshapekey中选择Deformedshapewithundeformedmodel(方便区分变形前后的对比)分别查看X、Y、Z和总的应变图
X方向的变形图
VOIMLSOLUTTON
AN
■745曰
-439E-
DEC12013
LE:
14
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lOOE^S
-_€E£
E-O€
.l^E-OS.-4«
£
-fl€
.2t7E'
ClS'
37£
EB.48SE-C5
Y方向的变形图
DEC12015
LE:
14:
2B
wmisoirrriCN
STEP*1
SUB-1riiE-i
TH(RTO)
R5Y5=0DMX=,75MNrSMC=.l
一-"
*4弓e-"
4-.57^-04--^iaE-0-a-.315E-35
-.^KE-34*^§
€£
*04-.33CE-C4-_l€l£
-04.戈旅DM
DEUX;
G15
Z方向的变形图
1T---TSOT.I一-"
'
I
STLP^L
总的变形图
BOCftLSOLUTTOJ
SUB-1
TDE-L
USUH1AVGIKfYS-CJ
DKX^.7
DEUXlQI?
翻-.74EE-
Q.lfii£
-Q4.3313-04.4^£
E-Q4.462E-34
.Bi'
fE-lS.i43£
-04.414Z-C4.57SE-04.74SE-O4
b、等效应力的结果
MainMenuGeneralPostprocPlotResultsContourPlotNodalSolu弹出对话框中(如下图)选择NodalSolutionStressvonMisesstress在Undisplacedshapekey中选择Deformed
shapeonly
STET-1
ll:
05
224J25
44EOa5
c7ZDS3
3S-GL11.
11201433^041660069
Its4牡輩-
-1011+07
结论
通过以上分析,可得出以下结论:
1)在ANSYS中通过建立模型,施加边界条件,来分析结构的受力情况,对于有应力集中的地方,可通过结构改进来调整。
2)自行车结构的设计应注意两点:
一是减少应力集中的区域
二是尽量采用三角形这一稳定的结构来保证结构的简单稳定
参考文献
1、李黎明ansys有限元分析实用教程
2、白葳、喻海良通用有限元分析
清华大学出版社
14卷22期,2003,1115/15
3、邓宗全,胡明.自行车的运动学建模.中国机械工程.
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