数值模拟技术三级项目

《数值模拟技术》三级项目学院：机械工程学院班级：轧钢一班小组成员：戴华平裴泽宇谢世豪罗湘粤韦志行指导教师：戚向东完成时间：2016年6月28日目录一3500四辊轧机支承辊弯曲强度分析.......................................21、定义工作文件名及工作标题......................................................22、建立几何模型..............................................................................33、定义单元类型和材料属性..........................................................34、生成有限元分析网格..................................................................65、施加载荷并求解........................................................................106、查看结果....................................................................................16二3500四辊轧机轧制过程分析.................................................211、定义工作文件名及工作标题....................................................212、单元类型和材料属性设置........................................................213、几何建模....................................................................................244、网格划分....................................................................................265、建立接触对................................................................................286、施加边界条件和求解计算........................................................327生成载荷步文件...........................................................................388求解载荷步文件...........................................................................389、结果后处理................................................................................39三小组分工.....................................................................................42四感想.............................................................................................431《数值模拟技术》三级项目任务书专业（班级）:轧钢13-1分析题目1.3500四辊轧机支承辊弯曲强度分析；2.3500四辊轧机轧制过程有限元分析；项目组成员戴华平裴泽宇谢世豪罗湘粤韦志行技术参数最大轧制力：7000吨；轧辊材料：9Cr2Mo，许用应力140~150MPa；轧辊参数：见图纸；压下螺丝中心距：见图纸轧件入口厚度：80mm轧件出口厚度：60mm轧件宽度：2800mm轧件材料：Q345分析要求1.对轧辊进行合理网格划分，以及边界条件、载荷的施加，给出轧辊内的应力分布以及最大应力值、发生位置，校核轧辊是否满足强度要求，给出轧辊中心挠曲曲线。2.不考虑温度与宽展影响，按照平面应变问题建立轧制过程分析模型，轧辊作为刚性辊，给出轧制变形区的压力分布、中性点位置，并计算总轧制力和轧制力矩。2一3500四辊轧机支承辊弯曲强度分析1、定义工作文件名及工作标题定义工作文件名：运行MechanicalAPDLProductLauncher16.2，在弹出的对话框中，选择保存文件目录为：“E:\ansys\jieguo”，输入工作文件名为“2016062801”，单击“RUN”。图1.1.1创建文件32、建立几何模型生成面：MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitraryByLines，弹出“CreatAreas”对话框，选择所有的边线，单击“OK”，生成如图所示平面。图1.2.1生成几何面3、定义单元类型和材料属性（1）定义单元类型：MainMenuPreprocessorElementtypeAdd/Edit/Delete,弹出一个对话框，单击“Add”，又弹出一个“LibraryofElementType”对话框，在“LibraryofElementType”左面的列表栏中选择“NotSolved”，在其右面的列表栏中选择“Meshfacet200”，单击“Apply”。4图1.3.1图1.3.25继续添加solidQuad4node182单元，点击ok。图1.3.3设置mesh200单元options，单元形状和节点数K1设置为QUAD4-NODE，点击ok。图1.3.4（2）定义材料属性：MainMenuPreprocessorMaterialPropsMaterialModels，弹出“DefineMaterialBehavior”对话框，如图所示，在其右边的栏中，连续双击“StructuralLinearElasticIsotropic”后，出现一个“LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1”对话框，如图所示，在“EX”后面的输入栏中输入“2.1e5”，在PRXY后面的栏中输入“0.3”，单击“ＯＫ”，关闭该对话框。6图1.3.54、生成有限元分析网格（1）对支承辊截面进行网格划分：MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool，弹出“MeshTool”对话框，选取智能网格划分”SmartSize”,自动划分网格等级选择4，划分对象设置为Areas，点击mesh。7图1.4.1弹出“MeshAreas”对话框中，选择要划分的面，单击“OK”，自动对平面进行网格划分，生成如图所示的图形。出现的警告对话框关闭即可。图1.4.28（2）由平面网格拉伸为体网格。设置网格单元选项：MainMenuPreprocessorModelingOperateExtrudeElemExtOpts，弹出“ElementExtrusionOptions”对话框，在TYPE栏选择“2SOLOD45”，在VAL1栏输入“10”，在ACLEAR栏单击“Yes”，单击“OK”，设置完成。图1.4.3沿轴向延伸面：MainMenuPreprocessorModelingOperateExtrudeAreasAboutAxis，弹出“SweepAreas”对话框，选择要延伸的面，单击“Apply”，接着选择要延伸轴线上的两个点，单击“OK”，弹出对话框，在ARC栏填入“180”，单击“OK”，生成如图所以图形。9图1.4.410图1.4.55、施加载荷并求解（1）定义分析类型：MainMenuSolutionAnalysisTypeNewAnalysis，选择“Static”,单击“OK”。图1.5.111（2）在面上施加约束载荷：MainMenuSolutionApplyStructuralPressureOnAreas，首先选择支承辊接触面的区域进行加载，单击“Apply”，出现对话框“ApplyPRESonareas”,在VALUE处输入力的大小为轧制力P/4/作用面面积。图1.5.2图1.5.312图1.5.4（3）在面上设置对称条件：MainMenuSolutionApplyStructuralDisplacementSymmetryB.COnareas，选择支承辊的对称面（共5个），如图所示，即可完成设置。图1.5.513（4）在面上施加位移约束：MainMenuSolutionApplyStructuralDisplacementOnNode，选取支承辊对称面上的中心点，弹出“ApplyU’ROTonarea”，选择UY的VALUE值为0，单击“OK”。图1.5.6图1.5.714（5）在节点上施加力：MainMenuSolutionApplyStructuralForce/MomentOnNodes，选择支承辊一侧面，如图所示，弹出“ApplyF/MonNodes”对话框，在Lab行选择“FY”，在VALUE行输入“-轧制力/4/节点数”，单击“OK”，可得如图所示图形。图1.5.8.1图1.5.8.215图1.5.8.3（5）求解计算：MainMenuSolutionSolveCurrentLS，弹出一个检查信息窗口，浏览完信息并确认无误后，单击“FileClose”关闭信息窗口，又单击对话框上的“OK”，系统将开始分析计算，当在显示器的左上角出现一个“Solutionisdone”的提示后，表示计算结束，单击“Close”关闭提示框。图1.5.9.1166、查看结果（1）显示变形形状：MainMenuGeneralPostprocPlotReasultsDeformedshape，弹出如图所示的对话框，在其中“ItemstobePlotted”选项中，选择“Defshapeonly”，单击对话框上的“OK”，其显示结果如图所示。图1.6.1显示变形结果（2）显示VonMises应力结果和Y方向的位移：MainMenuGeneralPostprocPlotReasultsContourPlotNodalSolu，弹出一个对话框，在“ContourNodalSolutionData”对话框的第一栏“ItemstobePlotted”的第一栏中选择“Stress”，在第二栏中选择“vonMisesstress”，点击“OK”，生成如图结果，然后，在“ItemstobePlotted”的第一栏中选择“DOFSolution”，在第二栏中选择“Y-Componentofdisplacement”，点击“OK”，生成如图结果。17图1.6.2等效应力云图图1.6.318Y向位移分量云图支承辊中心线挠度：定义路径：MainMenuGeneralPostprocPathOperationsDefinePathByNodes，选取支承辊中心线上的2个节点，点击ok112319输入路径名：br_c，点击ok，关闭弹出的窗口。将结果映射到所定义的path上。MainMenuGeneralPostprocPathOperationsMapontoPath,选取自由度计算结果UY绘制结果：MainMenuGeneralPostprocPathOperationsPlotPathItemOnGraph，选取刚才定义的UY。