ANSYS軸承座靜力學(xué)分析解讀

1、汪贏墟工斷ftJIANGSU UNIVERSITYOFTECHNOLOGY本科畢業(yè)設(shè)計（論文）軸承座的實體建模及靜力學(xué)仿真分析學(xué)院名稱：機械工程學(xué)院專業(yè)：車輛工程班級：10車輛1W學(xué)號：10326103姓名：XXX指導(dǎo)教師姓名：XXX指導(dǎo)教師職稱：_講師二0三年六月目錄第1章課題分析與方案論證 31.1課題任務(wù)分析 2第2章分析過程 52.1實體建模 42.2單元類型選擇及網(wǎng)格劃分 72. 3 加載及約束及后處理 9總結(jié) 12致謝14江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）序言1970年，Doctor John Swanson博士洞察到計算機模擬工程應(yīng)該商品化，于 是創(chuàng)立了 ANSYS公司，總部位于

2、美國賓夕法尼亞州的匹茲堡。30年來，ANSYS 公司致力于設(shè)計分析軟件的開發(fā)，不斷吸取新的計算方法和技術(shù)，領(lǐng)導(dǎo)著世界有 限元技術(shù)的發(fā)展，并為全球工業(yè)廣泛接受，其 50000多用戶遍及世界。ANSYS軟件的第一個版本僅提供了熱分析及線性結(jié)構(gòu)分析功能，像當(dāng)時的大 多數(shù)程序一樣，它只是一個批處理程序，且只能在大型計算機上運行。20世紀70年代初。ANSYS軟件中融入了新的技術(shù)以及用戶的要求，從而 使程序發(fā)生了很大的變化，非線性、子結(jié)構(gòu)以及更多的單元類型被加入到子程序。 70年代末交互方式的加入是該軟件最為顯著的變化，它大大的簡化了模型生成 和結(jié)果評價。在進行分析之前，可用交互式圖形來驗證模型的幾何形

3、狀、材料及 邊界條件；在分析完成以后，計算結(jié)果的圖形顯示，立即可用于分析檢驗。今天軟件的功能更加強大，使用更加便利。 ANSYS提供的虛擬樣機設(shè)計法， 使用戶減少了昂貴費時的物理樣機， 在一個連續(xù)的、相互協(xié)作的工程設(shè)計中，分 析用于整個產(chǎn)品的開發(fā)過程。ANSYS分析模擬工具易于使用、支持多種工作平 臺、并在異種異構(gòu)平臺上數(shù)據(jù)百分百兼容、提供了多種耦合的分析功能。ANSYS公司對軟件的質(zhì)量非常重視，新版的必須通過7000道標(biāo)準考題。業(yè) 界典范的質(zhì)保體系，自動化規(guī)范化的質(zhì)量測試使 ANSYS公司于1995年5月在 設(shè)計分析軟件中第一個通過了 ISO9001的質(zhì)量體系認證。ANSYS公司于1996年

4、2月在北京開設(shè)了第一個駐華辦事機構(gòu)， 短短幾年的 時間里發(fā)展到北京、上海、成都等多個辦事處。ANSYS軟件與中國壓力容器標(biāo)準化技術(shù)委員會合作，在1996年開發(fā)了符合中國JB4732-95國家標(biāo)準的中國壓 力容器版。作為ANSYS集團用戶的鐵路機車車輛總公司，在其機車提速的研制 中，ANSYS軟件已經(jīng)開始發(fā)揮作用。第#頁共14頁江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第1章課題分析1.1課題任務(wù)分析圖1為某軸承座的實體結(jié)構(gòu)，圖中尺寸單位為 m軸承座的受力及約束情況如圖2所示，要求用ANSY歎件完成該軸承座的實體建模及靜力學(xué)仿真分析，并撰寫分析報告。已知材料屬性為彈性模量為3 107Pa,泊松比為0.3

5、 。圖1軸承座實體結(jié)構(gòu)圖2中沉孔徑向內(nèi)柱面承受外推壓力為Pa和軸承孔柱面下部分承受向下壓力Ps,為它他們的大小分別式（1）和式 計算。3.軸承座底部受約束（UY=0,底 座四個安裝孔對稱位移約束。Pa =（1000十本人學(xué)號后2位）Pa（1）巳二（5000本人學(xué)號后3位）Pa（2）第2章分析過程本實驗過程需要用到的的軟件是 ANSYS通過建模，網(wǎng)格劃分，加載和約束等步驟，對軸承座坐靜力學(xué)仿真2.1實體建模1. 定義工作文件名和工作標(biāo)題1) 定義工作文件名：執(zhí)行Utility Me nuFileCha nge Job name命令，在彈出的【Cha ngeJob name】 對話框中輸入plat

6、e”。選擇【New log and error file】 復(fù)選框，單擊 OK按 鈕。2) 定義工作標(biāo)題：執(zhí)行 Utility MenuFileChange Title 命令，在彈出的【Change Title】對 話框中輸入“軸承座靜力學(xué)仿真”，單擊OK按鈕。3) 關(guān)閉三角坐標(biāo)符號：執(zhí)行Utility Men upreprocessWi ndow Co ntrolWi ndow Optio ns命令，彈出【W(wǎng)indow Options】對話框。在【Location of triad】在下拉框中選擇 “ Not shown ”選項，單擊OK按鈕。2. 創(chuàng)建幾何模型 1) 生成兩個長方體： Ma

7、in MenupreprocessmodelingCreatevolumesblockByDimensions命令，彈出【Create Block by dimensions】對話框。如圖 2-1所示輸入數(shù)據(jù),另一個長方體數(shù)據(jù)為-1.5，1.5, 0，0.75,0.1.75單擊OK按鈕，在圖形窗口中顯示兩個長方體。圖2-12)生成一個圓柱體：執(zhí)行Main MenupreprocessmodelingCreatevolumesSolid cylinder命令，彈出【Solid cylinder】對話框。如圖2-2所示輸入數(shù)據(jù)，單擊0K按鈕，在圖形窗口中顯示一個圓柱體。生成的長方體和圓柱體如圖2-

8、3所示。圖2-2ITFEJ13N 24 201323IEBI132-33）執(zhí) 行 體 相 加 操 作：MainMenupreprocessmodelingOperateBooleansAddVlumes 命令，彈出對話框。 點擊pick all按鈕。4）重復(fù)步驟2）生成圓柱體2，并進行體相減操作：Main Menu preprocessmodeli ngOperateBoolea nsSubtractVumes，彈出對話框， 拾取原幾何體點擊apply按鈕，然后拾取圓柱體2,點擊OK按鈕，體相減操作 后的結(jié)果如圖2-4所示。5） 平移坐標(biāo)系，執(zhí)行操作 Workpla neOffset WP b

9、y in creme nts彈出【Offset WP 】 第5頁共14頁江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）對話框，在第一欄里面輸入 0, 0, 0.5625,單擊OK按鈕。重復(fù)步驟2）,生成 圓柱體3，并進行體相減操作。6）平移坐標(biāo)系，執(zhí)行操作 Workpla neOffset WP by in creme nts彈出【Offset WP 】 對話框，在第一欄里面輸入-3, -1.75, -0.5625，單擊OK按鈕。重復(fù)步驟2）， 生成圓柱,4、5、6、7、并進行體相減操作。體相減操作后的結(jié)果如圖2-5所示。第15頁共14頁圖2-47）軸 承 座 肋 板 制 作， 執(zhí) 行 MainMenup

10、reprocessmodelingCreateKeypointsKP between KPs,制作點 41，42。執(zhí)行 plotctrlsnumbering,生成面，選中 KP Keypoint numbers。執(zhí)行 Main MenupreprocessmodelingCreateAreasArbitrarythroughKPs,選中41、16、9三個點，生成面1。選中42、15、11,生成面2。由面生 成體，執(zhí)行 Main MenupreprocessmodelingOperateExtrudeAreasAlong Normalo彈出對話框【Extrude Areas by norm】，選

11、中面1，單擊OK彈出如圖 2-6所示對話框，輸入數(shù)據(jù)，點擊 OK重復(fù)操作，選中面2,單擊OK生成肋板 如圖2-7所示。圖2-62.2單元類型選擇及網(wǎng)格劃分1. 定義單元 類型： 執(zhí) 行mai nmenu preprocessoreleme nttypeADD/Edit/Delete 命令，彈出【element type】對話框。單擊 Add按鈕, 彈出如圖2-8所示的【library of element type 】對話框。選擇“ structural solid ”和“10node 92”選項，單擊OK按鈕，然后單擊Close按鈕。Aof Element TypesLibrary of E

12、 le-ment Type-sCancelTet 4IQna-de285LB7lOnode92Axisyrrii 4nadlie- 272 anode 27392Ele-mtnt type- ref e-re nee num be rOKApply圖2-82. 設(shè)置材料屬性：執(zhí)行main menupreprocessormaterial propsmaterialmodels 命令，彈出【define material models behavior 】 窗口。雙擊【material models available 】 列表中的“ structural/linear/elastic/isot

13、ropic” 選項，彈出【linear isotropic material properties for material number 1】。在【力和【PRXY文本框中分別輸入“ 3e7”及“ 0.3 ”。單擊OK按鈕，然后執(zhí)行 materialExit 命令，完成材料屬性設(shè)置。3. 保存數(shù)據(jù)：單擊 ANSYS Toolbar中的SAVE_D按鈕。4. 設(shè)置網(wǎng)格的尺寸大?。?執(zhí)行 ma in menu preprocessormesh in gsizecntrlsmanualsizeglobalsize命令，彈出如圖 2-9 所示的【global elementsizes】對話框。輸入數(shù)據(jù)

14、。j Glohel Eleoiflnt Size?E&1ZE Glob-siVIZVS- nd(p-plivi- onlyAlSto unsized- lin?5) eie-FtMnt Itngih-only 汗ifingrth, SIZE, ifC-r圖2-95. 采用自由網(wǎng)格劃分單元：執(zhí)行 main menupreprocessormeshingmeshvolumesfree 命令，彈出對話框。單擊 pickall按鈕，生成的網(wǎng)格如圖2-10所示。保存結(jié)果：單擊SAVE_D。圖 2-102.3加載及約束及后處理1.施加約束條件執(zhí) 行 mainmenu solutio n defi nelo

15、adsapplystructrualdisplacementon areas 命令，彈出一個拾取框，拾 取軸承座下底面，單擊OK按鈕，彈出如圖2-11所示的【apply U, rot on Areas】 對話框。選擇“ U才選項，單擊OK按鈕。H liAiiv pl J*( I. J t. II UrrtT fi r i cr Jyv |r|r*ty k.I fr-ii sfa-tsa n v hi Du tli-K nxhZ-XX, I I. J II Ri|ns-I jwrrtr v jwj9 j-n-|43”圖 2-112. 重復(fù)步驟1 ,給軸承座底部四個圓柱孔施加對稱約束，執(zhí)行main

16、menu soluti on defi neloadsapplystructrualdisplaceme ntsymmetry B.C命令，彈出對話框，拾取四個圓孔，單擊0K3. 施 加 載 荷： 執(zhí) 行mai nmenu soluti on defi neloadsapplystructrualpressure on areas,彈出對話框。拾取沉孔徑向內(nèi)柱面，單擊0K，彈出如圖2-12所示的【apply pres on areas對話框，在【load pres on value文本框中輸入“ 1003”單擊OK按鈕。圖 2-124. 重復(fù)步驟3,在軸承孔柱面下部分施加 5013pa的力。5

17、. 求解，執(zhí)行 main menusolutionsolvecurrent LS命令，彈出一個對話框。瀏覽后執(zhí)行Fileclose 命令，單擊OK按鈕開始求解運算。在出現(xiàn)一個【solution is done 對話框時單擊 close完成求解運算。保存分析結(jié)果：執(zhí)行mainmenuFilesave as 命令，彈出【save as 對話框。輸入“ plate RESU”，單擊 OK按鈕。6. 顯示變形結(jié)果：執(zhí)行main menuGeneral PosprocPlot resultdeformedshape命令，彈出如圖2-13所示的【plot deformed shape 對話框。選擇“Def

18、+undeformed”單選按鈕，單擊 OK按鈕，變形結(jié)果如圖2-14所示。圖 2-13uan 戶 fvx圖 2-147. 瀏覽節(jié)點位移云圖：執(zhí)行 ma in menu Ge neral PosprocPlot resultc on tourplotnodal solu命令，彈出如圖2-15所示對話框，在【ITem to be contoured】左右列表框中分別選擇“ DOFsolution ”和“ displacement vector sum”選項,單擊OK按鈕，生成如圖2-16需所示云圖。Ibvm 七dIpatvcl啊!D*dl S4ut4onOOF KoluraOrt X-Cnm|p

19、a-n-nS of2-C!amp-on*nc ofJkuimntEr：r*.cTotal M*e ha nil S-trainElffi-s-lic S(Ptacti-c Stradn疋Cfvmdp Slrwir*ThttWVh-idiU STFJhlflMd T-otal M*c ha nil n-d THarmal StrainV-hIuih for jccsmputiinrg h E.QV vlir-inOKiConcrl |h d1 fc圖 2-15嘶W MEW E M .旳W a點辭咖紳血巡731STEP-： 泗-1TZNE-：traOM (AVGlR5X5-0削SMI -JOE-T

20、2ESM1艸oTlhs yt CeiAN圖 2-168. 瀏覽 VONmises 應(yīng)力：執(zhí)行 main menu Ge neralPosprocPlot resultc on tourE JT 2C193SS7SSB5chexi yt feiplot nodal solu 命令，在彈出的對話框中，在【ITem to be con toured】左右 列表框中分別選擇“ stress ”和“ von mises stress ”，單擊OK生成如圖2-17 所示應(yīng)力圖。1473157711圖 2-17總結(jié)目前工程技術(shù)領(lǐng)域常用的數(shù)值模擬方法有： 有限單元法，邊界元法，有限差分法等等。有限元的基本思想

21、是物體離散成有限個且按一定方式相互聯(lián)接在一起的單元的組合，來模擬和逼近原來的物體，從而將一個連續(xù)的無限自由度問題簡 化成離散的有限自由度問題求解的一種數(shù)值分析法，物體被隔離后，通過對其中的各個單元進行單元分析，最終得到對整個物體的分析，網(wǎng)格劃分中每一個小的 塊體叫做單元單元上節(jié)點處的內(nèi)力叫做節(jié)點力，外力為節(jié)點載荷有限元法是當(dāng)前工程技術(shù)領(lǐng)域最常用的， 最有效的數(shù)值計算方法，已經(jīng)成為 現(xiàn)代工程設(shè)計技術(shù)不可或缺的只要組成部分，ANSYS乍為大型權(quán)威性的有限元分 析軟件，是融結(jié)構(gòu)，流體，電場，磁場，聲場，以及熱傳導(dǎo)等領(lǐng)域靜力學(xué)，動力 學(xué)及邊界耦合問題分析于一體的大型通用軟件，對提高解決問題的能力是一個全 面的鍛煉過程，因而，要學(xué)好 ANSYS對學(xué)習(xí)者就提出了很高的要求，一方面， 需要學(xué)習(xí)者有比較扎實的力學(xué)理論基礎(chǔ)，對ANSY魴析結(jié)果能有個比較準確的預(yù) 測和判斷，可以說，理論水平的高低在很大程度上決定了 ANSYS使用水平；另一 方面，需要學(xué)習(xí)者不斷摸索出軟件的使用經(jīng)驗不斷總結(jié)以提高解決問題的效率。 在學(xué)習(xí)ANSYS勺方法上，有以下建議：1將ANSYS勺學(xué)習(xí)緊密與機械設(shè)計，工程力學(xué)專業(yè)知識結(jié)合起來2多查閱相關(guān)專業(yè)書籍資料