拨叉有限元分析报告3.docx
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拨叉有限元分析报告3
拨叉有限元分析报告
步骤一:
单击图1所示的Gemetry导入模型,导入拔叉模型后,抑制调其他模型,以便于降低电脑能耗,提高计算效率。
将其他不参与分析出模型在ANSYS中给抑制了,只留下拨叉模型。
图1静力学分析模块
导入的模型如图2所示
图2导入后的拔叉模型
步骤二:
双击EnginneringData定义材料属性,材料选用ZG310。
定义好的材料如下图3所示。
图3ZG310材料属性
步骤三:
划分网格,网格划分之前先设置,设置如图4所示。
图4网格设置
网格划分结果为107950个单元,176080个节点。
图5网格划分结果
步骤四:
添加载荷和约束,具体情况如图6所示
图6载荷和约束情况
步骤五:
添加输出选项:
应力、应变和变形,并开始求解。
图7应力云图(MPa)
图8形变云图(mm)
图9应变云图
小结:
Mises等效应力计算结果为332.42MPa,大于ZG310的310MPa屈服强度,设计结构不满足强度需要。
步骤六:
设置疲劳分析。
插入疲劳分析工具,选择life并设置求解类型,考虑结构加工和操作缺陷,在疲劳强度系数后面设置为0.8,强载荷计数类型改为fully-reversed(完全对称循环),因为拨叉来回运动,结构所受的力的方向会有发生改变,所以要将计数类型设定为fully-reversed。
其他保持默认。
对于任一个不对称循环应力,我们总是可以把它分解为一个平均应力分量和在的基础上叠加一个应力半幅。
对称循环,脉动循环和非对称循环也可以用应力比 来表示,应力比表示的是最小应力和最大应力的比值。
对完全对称循环R=-1。
对于脉动疲劳R=0。
对于静载R=+1。
在保证一定寿命的前提下,当r越大,允许的应力半幅就要减少;反之,当r变小时,就可以增大些。
为获得恒定的疲劳寿命,可以有不同的配合。
Goodman 关系(脆性材料)
Gerber关系(塑性材料)
Soderberg 关系(工程合金)
根据经验,可对表示平均应力对疲劳寿命影响的这几个关系式作如下评论:
(1)对大多数工程合金,Soderberg关系对疲劳寿命的估计比较保守;
(2)对脆性金属,包括高强度钢,其抗拉强度接近真实断裂应力,用 Goodman关系来描述或估计疲劳寿命与实验结果吻合得很好;
(3)对塑性材料,用Gerber关系较好。
因此在图10的疲劳设置中需要将平均应力理论设置为Soderberg,在循环次数里面将1改为2表示换挡的次数。
图10疲劳分析设置
图11ZeroBased载荷类型
目前市面大多数软件的疲劳分析都是以裂纹萌生,即:
出现损伤为主。
在工程的实际计算中也主要以疲劳损伤为主。
目前使用最广泛的疲劳计算理论为疲劳损伤累计假说。
疲劳损伤假说是指通过实验的方法确定结构在不同应力作用下的最大循环寿命,然后将不同的应力和寿命对应的输入到疲劳计算数据模块模块中,形成疲劳分析的S-N寿命曲线。
软件结构S-N曲线,会根据不同位置的应力大小自动计算出结构的疲劳寿命。
通常S-N曲线的获得需要大量的试验成本和时间,得到一条S-N曲线通常是比较费力的,目前工程上的S-N多以普通钢材的为参考,然后在选材上选用性能更好的材料。
由于本文分析没有现成的S-N数据,这里只能借用已有的普通合金钢材的S-N数据,作为疲劳计算的参考依据。
其S-N曲线如下图所示。
图12S-N应力寿命曲线
图13疲劳分析结果
小结:
最小疲劳寿命为4807次,集中在拔叉的凹位置上。
最大寿命为2000000次,如图中蓝色位置所示。
二改变模型的约束位置
其他约束不变,载荷和约束如下图所示:
计算结果如下:
应力云图(MPa)
变形云图(mm)
疲劳寿命
三在二的基础上将载荷变为700N
结果
变形云图(mm)
应力云图(MPa)
寿命云图
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