有限元分析轴承座

有限元分析—轴承座结构分析按如图尺寸建立轴承座的实体模型（因结构和载荷的对称性，只建立了一模型），尽量采用六面体划分轴承座的单元，轴承座在下半孔面上作用正弦径向压力P1，sin01PP，式中rbrFP20（Fr为径向合力，r为轴承半径，b为轴承孔厚度），轴向均布压力载荷P2，022.0PP，径向合力Fr取值：(10+学号最后一位数字)*1000N。一.建模过程。1.创建基座模型（1）生成长方体（2）平移并旋转工作平面（3）创建圆柱体2.创建支撑部分3.偏移工作平面到轴瓦支架的前表面4．创建轴瓦支架的上部5.在轴承孔的位置创建圆柱体为布尔操作生成轴孔做准备6．从轴瓦支架“减”去圆柱体形成轴孔.7.创建一个关键点8.创建一个三角面并形成三棱柱9.关闭workingplanedisplay.10．沿坐标平面镜射生成整个模型.11.粘接所有体.二.网格划分网格划分是有限元分析的关键环节，有时候好的网格划分不仅可以节约计算时间，而且往往是求解成功的钥匙。划分网格一般包括以下三个步骤：定义单元属性（TYPE、REAL、MAT）,制定网格的控制参数，生成网格。1．单元类型选择由于对轴承座是进行三维实体的结构分析，故选择10节点的Solid95单元，该单元类型能够用于不规则形状，而且不会再精度上有任何损失。它由10个节点定义，每个节点3个自由度：x,y,z方向。2．制定材料属性指定线弹性材料的弹性模量EX=3e7，泊松比PRXY=0.3。3．划分网格采用智能网格划分方式。MainMenu:Preprocessor→Meshing→MeshTool→将智能网格划分器(SmartSizing)设定为“on”,并选择网格精度SIZE=2。得到如下图所示，得到的轴承座有限元模型的总单元数21630个，节点总数为34519个。三．轴承座载荷的施加1.根据已知条件有：轴承座所受到的径向合力Fr=（10+7）*1000=17000N轴承孔半径r=17mm轴承孔厚度b=12mm由于我们只截取一般模型进行结构分析，故半个轴承孔的径向均布载荷rbrFP20=2*17000/（0.017*0.012*π）=144796380Pa,而实际情况轴承孔所受并非均布载荷，轴承孔最下部分受载荷最大，左右两腰部分所受载荷最下几乎为零，即轴承孔面上所受压力载荷为非线性的。故，我们将它近似为P1=0.75P0=108597285Pa。轴向均布压力载荷P2=0.2P0=28959276Pa。2.轴承座的约束情况根据实际结构和安装情况，轴承座是靠底座的四个螺栓孔与安装基座相连接来实现固定的，此处为刚性约束，可以在其孔面上施加限制X,Y方向的对称约束，而在地面边线上施加Y方向位移为零的约束。这样与实际情况基本相符。3.具体模型家在步骤如下(1)约束四个安装孔:MainMenu:Solution→DefineLoad→Apply→Structural→Displacement→SymmetryB.C.→OnAreas拾取四个安装孔的8个柱面→OK(2)在整个基座的底部施加位移约束MainMenu:Solution→DefineLoad→Apply→Structural→Displacement→onLines+拾取基座底部的所有边线，选择UY作为约束自由度→OK。(3)在导孔端面上施加推力载荷（面载荷）MainMenu:Solution→DefineLoad→Apply→Structural→Pressure→OnAreas→拾取导孔counterbore上宽度为“3”的所有面→OK→输入面上的压力值28959276→Apply(4)在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷MainMenu:Solution→DefineLoad→Apply→Structural→Pressure→OnAreas→拾取宽度为17的所有柱面→OK→输入压力值108597285→OK最终得到的模型加载如下图四．求解及结果分析1.MainMenu:Solution→Solve→CurrentLS。审核状态文件中的信息，确认后，单击OK，程序开始进行计算。2.米赛斯等效应力图3.第一主应力图4.变形图5.强度分析将结果进行扩展，得到整个模型的结果显示图。在底座边线上施加UY约束，可得到轴承座的第一主应力，轴承座的第一主应力基本都是压应力，即σ1＜0，最大处为33.1MPa；只在两块腹板及底座内侧便于等几处表现为拉应力σ1＞0。从第一主应力图可看出轴承座大部分处于压应力状态，应力值在0.77MPa-17MPa之间，而在两块腹板与套筒托架相连处有应力集中，其值为113MPa。6、心得体会Ansys作为大型有限元分析软件，对解决问题的能力是一个全面的锻炼过程，是一门相当难学的软件。因此，要学好ansys，就必须有扎实的力学理论基础，对ansys分析结果有比较准确的预测和判断；同时需要不断摸索出软件使用经验，不断总结方法以提高解决问题的效率。