受压圆柱滚子的有限元分析.docx
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受压圆柱滚子的有限元分析
受压圆柱滚子的有限元分析
FiniteElementAnalysisofCompressionCylindricalRoller
机械09—X班
09XXXXXXXX
NicholasVG
指导教师—刘学杰
受压圆柱滚子的有限元分析
FiniteElementAnalysisofCompressionCylindricalRoller
一、问题描述
工程实际中常用滚子的滚动代替滑动以减少摩擦。
其中圆柱滚子与滚道为线接触,能承受较大的径向负荷,适于高速旋转的场合,因而得到了广泛的应用。
但圆柱滚子受到较大的径向载荷后会产生变形,进而引起承载件运动精度降低、不均匀磨损、振动噪声等危害,因此对受压滚子进行应力应变的分析具有很高的工程价值。
本例中的圆柱滚子尺寸为Φ20×10mm,受100N的径向载荷。
二、分析步骤
1、改变工作名
拾取菜单UtilityMenu→File→ChangeJobname。
弹出如图1所示的对话框,在“[/FILNAM]”文本框中输入case1,单击“OK”按钮。
图1改变工作名对话框
2、过滤界面
拾取菜单Mainmenu→Preferences。
弹出如图2所示的对话框,选中“Structural”项,单击“OK”按钮。
图2过滤界面对话框
3、创建单元类型
拾取菜单Mainmanu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete。
弹出如图3所示的对话框,单击“Add”按钮,弹出如图4所示的对话框,在左侧列表中选“StructuralSolid”,在右侧列表中选“8node183”,单击“Apply”按钮,再在右侧列表中选“Brick8node45”,单击“OK”按钮,单击如图3所示的对话框的“Close”按钮。
图3单元类型对话框
图4单元类型库对话框
4、定义材料特性
拾取菜单Mainmanu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels。
弹出如图5所示的对话框,在右侧列表中依次双击“Structural”、“Linear”、“Elastic”、“Isotropic”,弹出如图6所示的对话框,在“EX”文本框中输入2e11(弹性模量),在“PRXY”文本框中输入0.3(泊松比),单击“OK”按钮,然后关闭图5所示的对话框。
图5材料模型对话框
图6材料特性对话框
5、创建圆形面
拾取菜单Mainmanu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→ByDimensions。
弹出如图7所示的对话框,在“RAD1”、“THETA2”文本框中分别输入0.01和360,单击“OK”按钮。
图7创建面对话框
6、改变视点
拾取菜单UtilityMenu→PlotCtrls→PanZoomRotate。
在弹出的对话框中,依次单击“Iso”、“Fit”按钮。
7、显示关键点、线号
拾取菜单UtilityMenu→PlotCtrls→Numbering。
弹出如图8所示的对话框将关键线号和点号打开,单击“OK”按钮。
图8图号控制对话框
8、创建关键点
拾取菜单Mainmanu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoint→InActiveCS。
弹出如图9所示的对话框,在“NPT”文本框中输入5,在“X,Y,Z”文本框中分别输入0,0,0,单击“Apply”按钮;在“NPT”文本框中输入6,在“X,Y,Z”文本框中分别输入0,0,0.01,单击“OK”按钮。
图9创建关键点的对话框
9、创建直线
拾取菜单Mainmanu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→StraightLine。
弹出拾取窗口,分别拾取关键点5和6,创建直线,单击“Apply”按钮;拾取关键点1和5,创建直线,单击“Apply”按钮;拾取关键点2和5,创建直线,单击“Apply”按钮;拾取关键点3和5,创建直线,单击“Apply”按钮;分别拾取关键点4和4创建直线,单击“OK”按钮。
10、将圆形面划分为四部分
拾取菜单Mainmanu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Divide→AreaByLine。
弹出拾取窗口,拾取圆形面,单击“OK”按钮;再次弹出拾取窗口,拾取关键直线L6、L7、L8和L9,单击“OK”按钮。
11、划分单元
拾取菜单MainManu→Preprocessor→Meshing→MeshTool。
弹出如图10所示的对话框,单击“SizeControls”区域中“Lines”后的“Set”按钮,弹出拾取窗口,依次拾取4条半径,单击“OK”按钮,弹出如图11所示的对话框,在“NDIV”文本框中输入6,单击“Apply”按钮,再次弹出拾取窗口,依次拾取圆形面的四条弧线,单击“OK”按钮,再次弹出如图11所示的对话框,在“NDIV”文本框中输入8,单击“OK”按钮。
在“Mesh”区域,选择单元形状为“Quad”(四边形),选择划分单元的方法为“Mapped”(映射)。
单击“Mesh”按钮,弹出拾取窗口,依次拾取4个扇形,单击“OK”按钮,单击如图10所示对话框的“Close”按钮。
拾取菜单Mainmanu→Preprocessor→Meshing→MeshTool。
弹出如图10所示的对话框,单击“SizeControls”区域中“Lines”后的“Set”按钮,弹出拾取窗口,拾取5和6之间的直线,单击“OK”按钮,,删除“NDIV”文本框中的8,在“SIZE”文本框中输入0.001,单击“OK”按钮。
图10划分单元工具对话框
图11单元尺寸对话框
12、显示直线
拾取菜单UtilityMenu→Plot→Lines。
13、由面沿直线挤出体
拾取菜单Mainmanu→Preprocessor→Modeling→Operate→Extrude→Areas→AlongLines。
弹出拾取窗口,拾取圆形面的4部分,单击“OK”按钮,再次弹出拾取窗口,拾取5和6之间的直线,单击“OK”按钮。
14、清除面单元
拾取菜单Mainmanu→Preprocessor→Msshing→Clear→Areas。
弹出拾取窗口,拾取Z=0的4个平面单元,单击“OK”按钮。
面单元模拟着一个平面结构,如果不清除掉的话,,分析模型实际是有两个结构。
15、创建直线
拾取菜单Mainmanu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→StraightLine。
弹出拾取窗口,分别拾取关键点2和8,创建直线,单击“Apply”按钮;拾取关键点4和11,创建直线,单击“OK”按钮。
16、显示单元
拾取菜单UtilityMenu→Plot→Element。
17、施加约束
拾取菜单MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→OnLines。
弹出拾取窗口,拾取L20,单击“OK”按钮,弹出如图12所示的对话框,在列表中选择“ALLDOF”,单击“OK”按钮。
图12在线上施加约束对话框
18、施加载荷
拾取菜单MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Force/Moment→OnKeypoint。
弹出拾取窗口,拾取2和9,单击“OK”按钮,弹出如图13所示的对话框,选择“Lab”为“FY”,在“VALUE”文本框中输入-100,单击“OK”按钮。
图13在关键点施加力载荷对话框
19、求解
拾取菜单MainMenu→Solution→Solve→CurrentLS。
单击如图14所示对话框的“OK”按钮。
出现“Solutionisdone!
”提示时,求解结束,即可查看结果了。
图14载荷计算对话框
20、求解结果
如图15、16。
图15滚子的变形
图16滚子的应变
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