
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文檔簡介
1、塑性成形計算機仿真三級項目報告350四輥軋機機架強度剛度分析和 350四輥軋機壓下螺絲、螺母接觸分析專業(yè): 軋鋼設(shè)備及工藝組員姓名: 指導教師:日期: 2014年5月28日摘要:報告涉及了兩方面的內(nèi)容一方面具體的介紹了350四輥軋機機架的建模過程并對機架進行合理網(wǎng)格劃分,以及邊界條件、載荷的施加,最后給出機架內(nèi)的應力分布、位移分布以及最大應力值、發(fā)生位置,校核機架是否滿足強度要求,并計算機架的縱向剛度;另一方面對壓下螺絲、壓下螺母進行接觸分析,給出壓下螺絲螺母內(nèi)的應力分布、位移分布以及最大應力值、發(fā)生位置,校核零件是否滿足強度要求。關(guān)鍵詞:有限元 機架 螺絲螺母 強度前言:在現(xiàn)代設(shè)計軋機的過程
2、中,僅僅對軋機各個結(jié)構(gòu)進行三維建模是滿足不了要求的,必要的時候需要對重要的結(jié)構(gòu)進行強度等分析,為此我們選擇軋機機架對其進行強度和剛度分析以及壓下螺絲和螺母的接觸分析。對這兩個問題分別進行了分析,最后取得了結(jié)論所設(shè)計的滿足要求。一、350四輥軋機機架強度剛度分析1. 設(shè)置工作目錄,文件名與分析標題從ansys product launcher啟動,根據(jù)需要更改工作目錄、文件名,點擊run運行ansys軟件。2. 有限元模型的建立(1) 導入幾何模型。(FileImportPara.)(首先需要在solidworks中將機架模型進行簡化,去掉對分析影響很小的特征,以簡化模型,并將模型保存為para
3、solid的格式,文件名為*.x_t。)選中需要導入的*.x_t文件,點擊ok。 導入后通過PlotCtrlsStyleSolid Model FacetsNormal Faceting 然后PlotVolumes得模型如下:(2) 設(shè)置單元類型ANSYS Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete選取10node92單元(3) 設(shè)置材料屬性ANSYS Main MenuPreprocessorMaterial Props Material Models各向同性線彈性材料:E=2.1e5,=0.3(4) 網(wǎng)格劃分ANSYS Main Men
4、uPreprocessorMeshtool選擇Smartsize,設(shè)置網(wǎng)格疏密程度4級,點擊mesh??筛鶕?jù)需要,在應力比較集中之處細化網(wǎng)格。點擊Pick All,點擊ok。出現(xiàn)警告信息點確定即可。3、施加載荷(1)施加對稱約束ANSYSMainMenuSolutionDefineLoadsStructuralDisplacementSymmetry B.Con Areas,選取3個對稱面,點擊ok。(2)施加軋制壓力pressureANSYSMainMenuSolutionDefineLoadsStructuralPressureon Areas選定機架上與壓下螺絲接觸的位置施加壓力;輸入壓
5、力值:總軋制力P/4/作用面面積(/10370);選定機架上與下支承輥軸承座接觸的位置施加壓力,輸入壓力值:軋制力P/4/作用面面積(/19250)。(3)機架地腳螺栓孔施加固定位移約束ANSYSMainMenuSolutionDefineLoadsStructuralDisplacement -on Areas選取地腳螺栓孔內(nèi)部的四個面,點擊ok。4、求解:ANSYS Main MenuSolutionSolveCurrent LS.5讀取結(jié)果(1)變形以后的形狀(2)y向位移值計算機架剛度:fk=P/2/y向變形值,即(右端正的最大位移值-左端負的最小位移值)(3)等效應力分布云圖一般我們
6、只考察機架上橫梁和立柱內(nèi)的等效應力。查看上橫梁內(nèi)的最大等效應力:SelectEntities.,拾取對象設(shè)為Elements,點擊ok,彈出拾取對話框。拾取方式改為Box,框選機架上橫梁部分,點擊ok。重畫圖形。從上橫梁部分的等效應力分布可以看出,最大等效應力發(fā)生在壓下螺母與機架接觸的圓角區(qū)域。選擇所有,并畫單元,顯示出機架全部單元。選取立柱部分單元:繪制節(jié)點等效應力分布圖:可見立柱上最大等效應力。根據(jù)機架需用應力,立柱部分:40-50MPa 上橫梁部分:50-70MPa機架設(shè)計滿足強度要求。二、350四輥軋機壓下螺絲、螺母接觸分析1.設(shè)置工作目錄,文件名與分析標題從ansys product
7、 launcher啟動,根據(jù)需要更改工作目錄、文件名,點擊run運行ansys軟件。2.有限元模型的建立(1)導入模型 ANSYS Utility MenuFileImportIGES 導入壓下螺絲螺母Iges文件。ANSYSMainMenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitraryBy lines分別創(chuàng)建壓下螺絲、螺母(2)設(shè)置單元類型ANSYSMainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete設(shè)置單元類型為solid Quad 4node 42點擊單元Options,將Element Behavior設(shè)為Axi
8、symmetric(軸對稱)(3)設(shè)置材料屬性ANSYS Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Model添加壓下螺絲材料模型,彈性模量2.06e5MPa,泊松比0.3添加壓下螺母材料模型,彈性模量1.8e5MPa,泊松比0.3(4)網(wǎng)格劃分ANSYS Main MenuPreprocessorMeshingMeshtool 對壓下螺絲進行網(wǎng)格劃分。在MeshTool對話框中,Element Attributes中,點擊set,Element type number 設(shè)為1 PLANE42,Material Numeber設(shè)為1,選擇智能網(wǎng)格劃
9、分(選中Smart Size),網(wǎng)格疏密程度設(shè)為4點擊mesh,選中壓下螺絲,并對螺紋部分進行網(wǎng)格細化。對壓下螺母進行網(wǎng)格劃分:ANSYS Main MenuPreprocessorMeshingMeshtool,在MeshTool對話框中,Element Attributes中,點擊set,Element type number 設(shè)為1 PLANE42,Material Numeber設(shè)為2。選擇智能網(wǎng)格劃分(選中Smart Size),網(wǎng)格疏密程度設(shè)為2點擊mesh,選中壓下螺母。并對螺紋部分進行加密。(5)建立壓下壓下螺絲螺母間的接觸:柔性體-柔性體接觸目標面(Target surfac
10、e)拾取,類型為:Lines點擊”Pick Target”,拾取圖中壓下螺絲上與壓下螺母接觸的線,拾取方式可結(jié)合single和loop兩種方式。點擊ok后,回到接觸對向?qū)ontact Winzard對話框,點擊next拾取接觸面contact surface,拾取壓下螺母上與壓下螺絲接觸的線點擊next,設(shè)置摩擦系數(shù)為0.3,點擊create檢查接觸面方向是否正確(方向朝向彼此是正確的)3、施加載荷和約束條件:(1)壓下螺母上方施加固定Y向位移約束(2)壓下螺絲中心線固定X方向位移(3)在壓下螺絲下表面施加壓力載荷,壓力大小為:軋制力P/2/壓下螺絲斷面積4、求解ANSYS Main Men
11、uSolutionsolvecurrent LS5、讀取結(jié)果(1)變形結(jié)果ANSYS Main MenuGeneral PostProcRead ResultsLastset5ANSYSMainMenuGeneralPostProcPlotResultsDeformesShape讀取變形結(jié)果(2)X向位移值A(chǔ)NSYS Main MenuGeneral PostProcPlot ResultsNodal SoluNodal Solution DOF solutinX-component of Displacement讀取徑向位移場(3)Y向位移值A(chǔ)NSYS Main MenuGeneral Po
12、stProcPlot ResultsNodal SoluNodal Solution DOF solutinY-component of Displacement讀取垂直方向位移場。(4)接觸壓力l ANSYS Main MenuGeneral PostProcPlot ResultsNodal SoluNodal SolutionContactContact Pressure讀取接觸壓力。結(jié)論與感想: 通過項目的實施,我們完成了機架的強度剛度分析,得到了機架變形形狀、Y向位移變化以及等效應力分布圖等結(jié)果,最后證明所設(shè)計的機架滿足強度要求。通過對壓下螺絲螺母的接觸分析,得到變形結(jié)果、X向位移、Y向位移及接觸壓力的
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