ANSYS报告支座零件建模及结构静力模拟分析.doc

材料成形过程数值模拟 题目：支座零件建模及结构静力模拟分析报告一、问题描述 上图为需要建立的模型的3D示意图，底座为3670的矩形，四个角均为半径为7的倒角，同时底座上还有四个半径为4的通孔，底座上的主体是一个空心圆柱体，圆柱体高为44，内径为10外径为17，有一个凸台，凸台上有一个半径为6的通孔，同时在空心圆柱体两侧还有肋板。使用材料为Q235钢材，弹性模量为206000Mpa，泊松比0.3，密度为7840kg/M3,屈服强度为235Mpa。固定底面不动，从上平面施加向下的50Mpa的载荷。二、问题分析选用自顶向下建模的方式。先做一个矩形块为底板，然后对底板的四个角进行倒角，然后在底板上建立四个圆柱体，用底板减去圆柱通孔。建立中心的大圆柱体，然后再建立一个半径为10的小圆柱体，用底板加上大圆柱体减去半径小的圆柱体形成空心圆柱体。然后建立肋板，并减去空心圆柱体中心的部分肋板，修整肋板。建立凸台，变换坐标系，建立一个圆柱体在凸台上，然后减去这个圆柱体达到打孔的目的，最后将全部模型进行合并操作。建模完成后划分有限单元格并设置单元尺寸，输入钢材的参数，确定约束条件，在模型上方施加50Mpa的载荷，通过软件对受力情况进行分析模拟并保存示意图。3、 模拟计算过程自上向下建模：1.定义工作文件名和工作标题1）定义工作文件名：File | Chang Jobname，输入文件名称，OK。2）定义工作工作标题：File | Change Title，输入工作标题,OK。3）重新显示：Plot | Replot2.显示工作平面1）显示工作平面：WorkPlane | Display Working Plane2）关闭三角坐标符号：PlotCtrls | Window controls | Window Options | Location of triad | Not shown3）显示工作平面移动和旋转工具栏：WorkPlane | Offset WP by Increments,把角度degrees调整到90，然后通过旋转X,Y,Z轴来建立，X轴在前，Y轴在右，Z轴在上的右手坐标系。3.生成支座底板1）生成矩形块：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Block | By Dimensions,然后分别输入0，36；0，70；0，10。4.支座底板倒角操作1）面倒角：Preprocessor | Modeling | Create | Areas | Area Fillet，然后用鼠标选择两个相交的平面，回车确定，在曲面半径输入7，回车，重复四次。2）体用倒角面分开：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area，先选中整个矩形块，回车确认，在依次选中四个倒角面，确认。3）体删除操作：Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below，依次选中四个角，确认，删除支座底板的4个角。5.支座底板打孔操作1）生成第1个圆柱体：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder输入WP X=7，WPY=7，半径4，高度20，OK。2）生成第2个圆柱体：Preprocessor | Modeling |Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder输入WP X=29，WPY=7，半径4，高度20，OK。3）生成第3个圆柱体：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder输入WP X=29，WPY=63，半径4，高度20，OK。4）生成第4个圆柱体：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder输入WP X=7，WPY=63，半径4，高度20，OK。5） 体相减操作：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Subtract | Volumes，先选择被减的基体，OK。在选择四个要减去的圆柱体，OK。 6.生成中间的圆柱体1）生成第1个圆柱体：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder输入WP X=18，WPY=35，半径17，高度44，OK。2）生成第2个圆柱体：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder输入WP X=18，WPY=35，半径10，高度60，OK。3）体相减操作：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Subtract | Volumes，先选中被减的支座底板和半径为17的圆柱体，OK。再选择要减去半径为10的圆柱体，OK。7.生成肋板1）生成矩形块：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Block | By Dimensions,然后分别输入14.5，21.5；0，70；10，39。2）筋板用半径为17的圆柱面分开：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area，先选择矩形块，OK。再选择大圆柱的外表面，OK。3）体删除操作：Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below，选择半径为17的圆柱面所包围的那部分筋板，OK。8.修整肋板1）由关键点生成面：Preprocessor | Modeling | Create | Areas | Arbitrary | Through KPs，选择确定平面的四个点，OK。2）用面分解体：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area，先选择两边的肋板，OK。再选在分开他们的两个面，OK。3）删除体操作：Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below，选中要删除的两块体积，OK。9.生成凸台1）生成矩形块：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Block | By Dimensions,然后分别输入18，40；24，46；0，38。2）凸台用半径为17的圆柱面分开：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area，先选择要被分开的矩形块，OK。再选择大圆柱外表面，OK。3）删除体操作：Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below，选择要删除的部分，OK。10.在凸台上建立空心圆柱1）平移工作平面：WorkPlane | Offset WP by Increments,在上部的框中输入40，35，26。2）旋转ZX工作平面：WorkPlane | Offset WP by Increments,在下部的框中输入0，0，-90。3）生成空心圆柱体：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | solid Cylinder输入WP X=0，WPY= 0，半径6，高度22，OK。4）体相减操作：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Subtract | Volumes，先选中凸台+空心圆柱，OK。在选中要减去的半径为6的圆柱体，OK。5） 合并所有体积：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Add |6） 关闭工作平面：Workplane | Display Working Plane。7） 保存实体模型数据。11.划分有限元网格1）选择单元类型： Preprocessor | Element Type | Add/Edit/Delete单击“Add”按钮，弹出“单元类型库”对话框，选择“Solid”中的“Brick8 node 185”选项，单击OK、CLOSE。2）设置单元尺寸命令：Preprocessor | Meshing | Size Ctrls | ManualSize | Globe | Sizesize输入“1”，单击OK3）生成有限元网格Preprocessor | Meshing | Mesh | Volumes | Free在弹出的拾取框中，单击PICK ALL4） 保存有限元模型数据12. 输入数据1） Preprocessor |Material Props | Material Models，点击Structural|Linear|Elastic|Isotropic，输入弹性模量2.06e5和泊松比0.3，OK。2） Preprocessor | Material Props | Material Models，点击Structural|Nonlinear|Inelastic|Rate Independent|Isotropic Hardening Plastic|Mises Plasticity|BIlinear。输入235和0，OK。3） Preprocessor |Material Props | Material Models，点击Structural|Density，输入密度7.84e-6，OK。4）13. 建立约束面Preprocessor | Loads | Analysis Type | New Analysi ,，选择Static。Preprocessor | Loads | Define Loads | Apply |Structural | Displacement | On Areas,选中下底面和四个钻孔。14. 建立压力面Preprocessor | Loads | Define Loads | Apply |Structural | Pressure | On Areas，选择大圆柱上平面，OK。15. 结果图Solution|Solve|Current LS，OK。4、 模拟结果分析1. X轴位移：模型关于凸台的竖直中分线在大圆柱左右两边产生对称的位移，方向对于模型相反，但大小不大，不做深入考虑。底板平移几乎为零。2. Y轴位移：3. Z轴位移：4. 等效位移：模型关于凸台的竖直中分线在大圆柱左右两边产生对称的位移，方向对于模型相反，但大小不大，不做深入考虑。底板平移几乎为零。5. Y轴应力：由图中可见，模型接缝处和小圆柱型通孔处，受较大Y轴应力，出现了应力集中的现象，可考虑加固处理或使用高强度材料。其它地方受力较为平均。6. 等效应力：由图中可见，最大等效应力为（安全系数取1.5），所以零件属于弹性状态，可安全使用。但零件接缝处和小圆柱型通孔处，受等效应力较大，出现了应力集中的现象并呈左右对称，可考虑加固处理或使用高强度材料。其它地方受力较为平均。7. X轴应变：8. Y轴应变：9. Z轴应变：10. 等效应变：模型关于凸台的竖直中分线在大圆柱左右两边产生对称的应变，但应变量比较小。底板应变几乎为零。零件接缝处和小圆柱型通孔处，应变情况较大，可考虑加固处理或使用高强度材料。五、分析结论由分析结果图可得出，该支座零件在载荷的作用下为弹性变形状态，安全度较高。但支座接缝处的和小圆柱型通孔处，受力较大，出现了应力集中的现象，可考虑加固处理或使用高强度材料。其它地方受力较为平均。凸台的对面大圆柱发生了轻微变形，左右面对称，变形不明显。六、总结通过本次的试验操作，我学习到了很多ANSYS软件的操作，基本能够独立完成对简单模型的建模单元划分和分析并且获取有用的信息，对零件的生产加工提出自己的建议，收获十分丰富。在本次模型建立的过程中，也有遇到一些问题，但我发现只要肯塌下心来，仔细的理清问题的脉络，多加思考，总会找到解决的办法。相信这对我以后的学习和工作也将带来很大的帮助。