ANSYS報(bào)告 支座零件建模及結(jié)構(gòu)靜力模擬分析

1、材料成形過程數(shù)值模擬題目：支座零件建模及結(jié)構(gòu)靜力模擬分析報(bào)告 、問題描述上圖為需要建立的模型的3D示意圖，底座為36X70的矩形，四個(gè)角均為半徑為7的倒角，同時(shí)底座上還有四個(gè)半徑為4的通孔，底座上的主體是一個(gè)空心圓柱體，圓柱體高為44，內(nèi)徑為10外徑為17，有一個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)上有一個(gè)半徑為6的通孔，同時(shí)在空心圓柱體兩側(cè)還有肋板。使用材料為Q235鋼材，彈性模量為206000Mpa，泊松比0.3，密度為7840kg/M3,屈服強(qiáng)度為235Mpa。固定底面不動(dòng)，從上平面施加向下的50Mpa的載荷。二、問題分析選用自頂向下建模的方式。先做一個(gè)矩形塊為底板，然后對(duì)底板的四個(gè)角進(jìn)行倒角，然后在底板上建立四

2、個(gè)圓柱體，用底板減去圓柱通孔。建立中心的大圓柱體，然后再建立一個(gè)半徑為10的小圓柱體，用底板加上大圓柱體減去半徑小的圓柱體形成空心圓柱體。然后建立肋板，并減去空心圓柱體中心的部分肋板，修整肋板。建立凸臺(tái)，變換坐標(biāo)系，建立一個(gè)圓柱體在凸臺(tái)上，然后減去這個(gè)圓柱體達(dá)到打孔的目的，最后將全部模型進(jìn)行合并操作。建模完成后劃分有限單元格并設(shè)置單元尺寸，輸入鋼材的參數(shù)，確定約束條件，在模型上方施加50Mpa的載荷，通過軟件對(duì)受力情況進(jìn)行分析模擬并保存示意圖。三、模擬計(jì)算過程自上向下建模：定義工作文件名和工作標(biāo)題1）定義工作文件名：FileIChangJobname，輸入文件名稱，OK。2）定義工作工作標(biāo)題：

3、FileIChangeTitle，輸入工作標(biāo)題,OK。3）重新顯示：Plot|Replot顯示工作平面1）顯示工作平面：WorkPlaneIDisplayWorkingPlane2）關(guān)閉三角坐標(biāo)符號(hào)：PlotCtrlsIWindowcontrolsIWindowOptionsILocationoftriadINotshown3）顯示工作平面移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)工具欄：WorkPlaneIOffsetWPbyIncrements把角度degrees調(diào)整到90，然后通過旋轉(zhuǎn)X,Y,Z軸來建立，X軸在前，Y軸在右，Z軸在上的右手坐標(biāo)系。生成支座底板1）生成矩形塊：Preprocessor|Modeling|C

4、reate|Volumes|Block|ByDimensions，然后分別輸入0，36；0，70；0，10。支座底板倒角操作1）面倒角：PreprocessorIModelingICreateIAreasIAreaFille,然后用鼠標(biāo)選擇兩個(gè)相交的平面,回車確定，在曲面半徑輸入7,回車，重復(fù)四次。ANSYS1呻AREAS201605222）體用倒角面分開：Preprocessor丨Modeling丨Operate丨Booleans丨Divide丨Volumesbyarea先選中整個(gè)矩形塊，回車確認(rèn)，在依次選中四個(gè)倒角面，確認(rèn)。5.支座底板打孔操作3）體刪除操作：Preprocessor丨Mo

5、deling|Delete丨VolumeandBelow，依次選中四個(gè)角，確認(rèn)，刪除支座底板的4個(gè)角。1）生成第1個(gè)圓柱體：PreprocessorIModelingICreateIVolumesICylinderISolidCylinder輸入WPX=7,WPY=7，半徑4,高度20,OK。2）生成第2個(gè)圓柱體：PreprocessorIModelingICreateIVolumesICylinderISolidCylinder輸入WPX=29,WPY=7，半徑4,高度20,OK。3）生成第3個(gè)圓柱體：PreprocessorIModelingICreateIVolumesICylinder

6、ISolidCylinder輸入WPX=29,WPY=63,半徑4,高度20,OK。4）生成第4個(gè)圓柱體：PreprocessorIModelingICreateIVolumesICylinderISolidCylinder輸入WPX=7,WPY=63,半徑4,高度20,OK。5）體相減操作：PreprocessorIModelingIOperateIBooleansISubtractIVolumes，先選擇被減的生成中間的圓柱體1）生成第1個(gè)圓柱體：PreprocessorIModelingICreateIVolumesICylinderISolidCylinder輸入WPX=18,WPY=

7、35,半徑17,高度44,OK。2）生成第2個(gè)圓柱體：PreprocessorIModelingICreateIVolumesICylinderISolidCylinder輸入WPX=18,WPY=35,半徑10,高度60,OK。3）體相減操作：PreprocessorIModelingIOperateIBooleansISubtractIVolumes，先選中被減的支座底板和半徑為17的圓柱體，OK。再選擇要減去半徑為10的圓柱體，OK。生成肋板1）生成矩形塊：PreprocessorIModelingICreateIVolumesIBlockIByDimensions，然后分別輸入14.5

8、,21.5；0,70；10,39。2）筋板用半徑為17的圓柱面分開：PreprocessorIModelingIOperateIBooleansIDivideIVolumesbyarea,先選擇矩形塊，OK。再選擇大圓柱的外表面，OK。3）體刪除操作：PreprocessorIModelingIDeleteIVolumeandBelow,選擇半徑為17的圓柱面所包圍的那部分筋板，OK。8.修整肋板1）由關(guān)鍵點(diǎn)生成面：PreprocessorIModelingICreateIAreasIArbitraryIThroughKPs,選擇確定平面的四個(gè)點(diǎn)，OK。2）用面分解體：Preprocessor

9、IModelingIOperateIBooleansIDivideIVolumesbyarea先選擇兩邊的肋板，OK。再選在分開他們的兩個(gè)面，OK。3）刪除體操作：PreprocessorIModelingIDeleteIVolumeandBelow，選中要?jiǎng)h除的兩塊體積，OK。生成凸臺(tái)1）生成矩形塊：PreprocessorIModelingICreateIVolumesIBlockIByDimensions，然后分別輸入18，40；24，46；0，38。2）凸臺(tái)用半徑為17的圓柱面分開：PreprocessorIModelingIOperateIBooleansIDivideIVolume

10、sbyarea，先選擇要被分開的矩形塊，OK。再選擇大圓柱外表面，OK。3）刪除體操作：PreprocessorIModelingIDeleteIVolumeandBelow，選擇要?jiǎng)h除的部分，OK。VOLUMESTYPENUMANSYSR19.2VOLUMESMAY12201915:36:26TYPENUMAIMSYSMAY12201915:37:352016052220160522在凸臺(tái)上建立空心圓柱1）平移工作平面：WorkPlaneIOffsetWPbyIncrements在上部的框中輸入40,35,26。2）旋轉(zhuǎn)ZX工作平面：WorkPlane|OffsetWPbyIncrement

11、s在下部的框中輸入0,0,-90。3）生成空心圓柱體：Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Cylinder|solidCylinder輸入WPX=0,WPY=0,半徑6,高度22,OK。20160522201605225）合并所有體積：Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Add|6）關(guān)閉工作平面：Workplane|DisplayWorkingPlane。7）保存實(shí)體模型數(shù)據(jù)。ANSYSFJ19.2VOLUMESVOLUMESTYPENUMMAY12201916:06:05TYPENUMMAY1220194）體相減

12、操作：Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Subtract|Volumes,先選中凸臺(tái)+空心圓柱，OK。在選中要減去的半徑為6的圓柱體，OK。劃分有限元網(wǎng)格1）選擇單元類型：Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete單擊“Add”按鈕，彈出“單元類型庫”對(duì)話框，選擇“Solid”中的“Brick8node185”選項(xiàng)，單擊OK、CLOSE。2）設(shè)置單元尺寸命令：Preprocessor|Meshing|SizeCtrls|ManualSize|Globe|Sizesize輸入T,單擊OK3）生成有限元網(wǎng)格Prepr

13、ocessor|Meshing|Mesh|Volumes|Free在彈出的拾取框中，單擊PICKALL4）保存有限元模型數(shù)據(jù)1ELEMENTSANSYSR19*2MAY12201916:59:0320160522輸入數(shù)據(jù)PreprocessorMaterialPropsIMaterialModels，點(diǎn)擊StructurallLinearlElasticlIsotropic,輸入彈性模量2.06e5和泊松比0.3，OK。PreprocessorlMaterialPropslMaterialModels，點(diǎn)擊StructurallNonlinearlInelasticlRateIndepende

14、nt|IsotropicHardeningPlastidMisesPlasticity|BIlinear。輸入235和0,OK。PreprocessorMaterialPropsIMaterialModels,點(diǎn)擊StructurallDensity，輸入密度7.84e-6,OK。4)13.建立約束面PreprocessorlLoadslAnalysisTypelNewAnalysi,選擇Static。PreprocessorlLoadslDefineLoadslApplylStructurallDisplacementlOnAreas,選中下底面和四個(gè)鉆孔。14.建立壓力面Preproces

15、sor|Loads|DefineLoads|ApplyStructural|Pressure|OnAreas，選擇大圓柱上平面，OK。tileSelt(.istflo,PIo0BlsfortPlvPieer?lfroIfoTtrlsHelpR色旦魚晝魚丄5*攔SMtjalttaaRout|pctkwh|KoalCanntintnSectienstuabrrinitCrlsKlr_hlyoMhY14201922:1?:4ANSYSR19.215.結(jié)果圖Solution|Solve|CurrentLS，OK。EHtSlxUsclotMoCtUFs5*mI|r*lcjBitPmtvrv四、模擬結(jié)果分

16、析1.X軸位移：1NODALSOLUTIONANSY5R19.2STEP=1SUB=1TIME=1UX(AVG)RSYS=0DMX=.011391SMN=-.00195SMX=.001948MAY14201922:58:31-.00195-.001083-.217E-03.649E-03.001515-.001516-.650E-03.216E-03.001082.00194820160522模型關(guān)于凸臺(tái)的豎直中分線在大圓柱左右兩邊產(chǎn)生對(duì)稱的位移，方向?qū)τ谀Ｐ拖喾?，但大小不大不做深入考慮。底板平移幾乎為零。ANSYS2.Y軸位移：1NODALSOLUTIONSTEP=1SUB=1TIME=1U

17、Y(AVG)RSYS=0DMX=.011391SMN=-.010239SMX=.234E-04MAY142019.234E-04-.010239-.007958-.005678-.003397-.001117-.009099-.006818-.004538-.002257201605223.Z軸位移：ANSYSR19.2NODALSOLUTIONSTEP=1SUB=1TIME=1UZ(AVG)RSYS=0DMX=.011391SMN=-.004992SMX=.001488MAY14201922:59:11-.672E-03.482E-04.768E-03.001488-.004992-.003

18、552-.004272-.002112-.002832-.001392201605224.等效位移：1023:04:5220160522.002531.005063.007594.010125.001266.003797.006328.00886.011391NODALSOLUTIONMAY142019STEP=1SUB=1TIME=1USUM(AVG)RSYS=0DMX=.011391SMX=.011391模型關(guān)于凸臺(tái)的豎直中分線在大圓柱左右兩邊產(chǎn)生對(duì)稱的位移，方向?qū)τ谀Ｐ拖喾矗笮〔淮?，不做深入考慮。底板平移幾乎為零。Y軸應(yīng)力：ANSYS1NODALSOLUTIONMAY142019ST

19、EP=1SUB=1TIME=1SY(AVG)RSYS=0DMX=.011391SMN=-107.811SMX=10.28110.281-107.811-81.5685-55.3258-29.0831-2.84039-94.6899-68.4472-42.2045-15.961720160522由圖中可見，模型接縫處和小圓柱型通孔處，受較大Y軸應(yīng)力，出現(xiàn)了應(yīng)力集中的現(xiàn)象，可考慮加固處理或使用高強(qiáng)度材料。其它地方受力較為平均。6.等效應(yīng)力：02U1605221NODALSOLUTIONMAY14201923:05:42ANSYSR19.2STEP=1SUB=1TIME=1SEQV(AVG)DMX=

20、.011391SMX=99.837422.186144.372266.558288.744311.09333.279155.465277.651399.8374235由圖中可見，最大等效應(yīng)力為99.837vInk=156.67（安全系數(shù)取1.5）,所以零件n1.5屬于彈性狀態(tài)，可安全使用。但零件接縫處和小圓柱型通孔處，受等效應(yīng)力較大，出現(xiàn)了應(yīng)力集中的現(xiàn)象并呈左右對(duì)稱，可考慮加固處理或使用高強(qiáng)度材料。其它地方受力較為平均。7.X軸應(yīng)變：1MN23:05:5520160522-.860E-04.155E-04.117E-03.137E-03-.353E-04.662E-04.168E-03ANSY

21、SR19.2NODALSOLUTION-.187E-03.218E-03.269E-03STEP=1SUB=1TIME=1EPELX(AVG)RSYS=0MAY142019DMX=.011391SMN=-.187E-03SMX=.269E-03Y軸應(yīng)變：1NODALSOLUTIONANSYSU19.2STEP=1SUB=1TIME=1EPELY(AVG)RSYS=0DMX=.011391SMN=-.472E-03SMX=.393E-04MAY14201923:06:13-.472E-03-.359E-03-.245E-03-.131E-03-.175E-04-.416E-03-.302E-03-.188E-03-.744E-04.393E-049.Z軸應(yīng)變：1NODALSOLUTIONANSYSR19.2STEP=1SUB=1TIME=1EPELZ(