ANSYS轴承座静力学分析

轴承座的实体建模及静力学仿真分析学院名称：机械工程学院专业：车辆工程班级：10车辆1W学号：10326103姓名：xxx指导教师姓名：xxx指导教师职称：讲师二〇一三年六月JIANGSUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY本科毕业设计（论文）目录序言…………………………………………………………2第1章课题分析与方案论证……………………………………31.1课题任务分析…………………………………………………2第2章分析过程………………………………………………52.1实体建模…………………………………………………42.2单元类型选择及网格划分………………………………………72.3加载及约束及后处理...........................................................................................9总结…………………………………………………12致谢………………………………………………14江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第2页共14页序言1970年，DoctorJohnSwanson博士洞察到计算机模拟工程应该商品化，于是创立了ANSYS公司，总部位于美国宾夕法尼亚州的匹兹堡。30年来，ANSYS公司致力于设计分析软件的开发，不断吸取新的计算方法和技术，领导着世界有限元技术的发展，并为全球工业广泛接受，其50000多用户遍及世界。ANSYS软件的第一个版本仅提供了热分析及线性结构分析功能，像当时的大多数程序一样，它只是一个批处理程序，且只能在大型计算机上运行。20世纪70年代初。ANSYS软件中融入了新的技术以及用户的要求，从而使程序发生了很大的变化，非线性、子结构以及更多的单元类型被加入到子程序。70年代末交互方式的加入是该软件最为显著的变化，它大大的简化了模型生成和结果评价。在进行分析之前，可用交互式图形来验证模型的几何形状、材料及边界条件；在分析完成以后，计算结果的图形显示，立即可用于分析检验。今天软件的功能更加强大，使用更加便利。ANSYS提供的虚拟样机设计法，使用户减少了昂贵费时的物理样机，在一个连续的、相互协作的工程设计中，分析用于整个产品的开发过程。ANSYS分析模拟工具易于使用、支持多种工作平台、并在异种异构平台上数据百分百兼容、提供了多种耦合的分析功能。ANSYS公司对软件的质量非常重视，新版的必须通过7000道标准考题。业界典范的质保体系，自动化规范化的质量测试使ANSYS公司于1995年5月在设计分析软件中第一个通过了ISO9001的质量体系认证。ANSYS公司于1996年2月在北京开设了第一个驻华办事机构，短短几年的时间里发展到北京、上海、成都等多个办事处。ANSYS软件与中国压力容器标准化技术委员会合作，在1996年开发了符合中国JB4732-95国家标准的中国压力容器版。作为ANSYS集团用户的铁路机车车辆总公司，在其机车提速的研制中，ANSYS软件已经开始发挥作用。江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第3页共14页第1章课题分析1.1课题任务分析图1为某轴承座的实体结构，图中尺寸单位为m，轴承座的受力及约束情况如图2所示，要求用ANSYS软件完成该轴承座的实体建模及静力学仿真分析，并撰写分析报告。已知材料属性为弹性模量为3107Pa，泊松比为0.3。图2中沉孔径向内柱面承受外推压力为Pa和轴承孔柱面下部分承受向下压力Ps，为它他们的大小分别式(1)和式(2)计算。3.轴承座底部受约束（UY=0），底座四个安装孔对称位移约束。)Pa21000(位本人学号后aP(1))Pa35000(位本人学号后sP(2)图1轴承座实体结构江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第4页共14页第2章分析过程本实验过程需要用到的的软件是ANSYS，通过建模，网格划分，加载和约束等步骤，对轴承座坐静力学仿真2.1实体建模1.定义工作文件名和工作标题1)定义工作文件名：执行UtilityMenuFileChangeJobname命令，在弹出的【ChangeJobname】对话框中输入“plate”。选择【Newloganderrorfile】复选框，单击OK按钮。2)定义工作标题：执行UtilityMenuFileChangeTitle命令，在弹出的【ChangeTitle】对话框中输入“轴承座静力学仿真”，单击OK按钮。3)关闭三角坐标符号：执行UtilityMenupreprocessWindowControlWindowOptions命令，弹出【WindowOptions】对话框。在【Locationoftriad】在下拉框中选择“Notshown”选项，单击OK按钮。2.创建几何模型1)生成两个长方体：MainMenupreprocessmodelingCreatevolumesblockByDimensions命令，弹出【CreateBlockbydimensions】对话框。如图2-1所示输入数据，另一个长方体数据为-1.5，1.5，0，0.75,0.1.75单击OK按钮，在图形窗口中显示两个长方体。2）生成一个圆柱体：执行MainMenupreprocessmodelingCreatevolumesSolidcylinder图2-1江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第5页共14页命令，弹出【Solidcylinder】对话框。如图2-2所示输入数据，单击OK按钮，在图形窗口中显示一个圆柱体。生成的长方体和圆柱体如图2-3所示。3）执行体相加操作：MainMenupreprocessmodelingOperateBooleansAddVolumes命令，弹出对话框。点击pickall按钮。4）重复步骤2）生成圆柱体2，并进行体相减操作：MainMenupreprocessmodelingOperateBooleansSubtractVolumes，弹出对话框，拾取原几何体点击apply按钮，然后拾取圆柱体2，点击OK按钮，体相减操作后的结果如图2-4所示。5）平移坐标系，执行操作WorkplaneOffsetWPbyincrements,弹出【OffsetWP】图2-2图2-3江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第6页共14页对话框，在第一栏里面输入0，0，0.5625，单击OK按钮。重复步骤2），生成圆柱体3，并进行体相减操作。6）平移坐标系，执行操作WorkplaneOffsetWPbyincrements,弹出【OffsetWP】对话框，在第一栏里面输入-3，-1.75，-0.5625，单击OK按钮。重复步骤2），生成圆柱,4、5、6、7、并进行体相减操作。体相减操作后的结果如图2-5所示。图2-4江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第7页共14页7）轴承座肋板制作，执行MainMenupreprocessmodelingCreateKeypointsKPbetweenKPs,制作点41，42。执行plotctrlsnumbering,生成面，选中KPKeypointnumbers。执行MainMenupreprocessmodelingCreateAreasArbitrarythroughKPs，选中41、16、9三个点，生成面1。选中42、15、11，生成面2。由面生成体，执行MainMenupreprocessmodelingOperateExtrudeAreasAlongNormal。弹出对话框【ExtrudeAreasbynorm】，选中面1，单击OK，弹出如图2-6所示对话框，输入数据，点击OK。重复操作，选中面2，单击OK，生成肋板如图2-7所示。2.2单元类型选择及网格划分1.定义单元类型：执行mainmenupreprocessorelement图2-6江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第8页共14页typeADD/Edit/Delete命令，弹出【elementtype】对话框。单击Add按钮，弹出如图2-8所示的【libraryofelementtype】对话框。选择“structuralsolid”和“10node92”选项，单击OK按钮，然后单击Close按钮。2.设置材料属性：执行mainmenupreprocessormaterialpropsmaterialmodels命令，弹出【definematerialmodelsbehavior】窗口。双击【materialmodelsavailable】列表中的“structural/linear/elastic/isotropic”选项，弹出【linearisotropicmaterialpropertiesformaterialnumber1】。在【EX】和【PRXY】文本框中分别输入“3e7”及“0.3”。单击OK按钮，然后执行materialExit命令，完成材料属性设置。3.保存数据：单击ANSYSToolbar中的SAVE_DB按钮。4.设置网格的尺寸大小：执行mainmenupreprocessormeshingsizecntrlsmanualsizeglobalsize命令，弹出如图2-9所示的【globalelementsizes】对话框。输入数据。5.采用自由网格划分单元：执行mainmenupreprocessormeshingmeshvolumesfree命令，弹出对话框。单击pick图2-8图2-9江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第9页共14页all按钮，生成的网格如图2-10所示。保存结果：单击SAVE_DB。2.3加载及约束及后处理1.施加约束条件：执行mainmenusolutiondefineloadsapplystructrualdisplacementonareas命令，弹出一个拾取框，拾取轴承座下底面，单击OK按钮，弹出如图2-11所示的【applyU，rotonAreas】对话框。选择“UZ”选项，单击OK按钮。图2-10图2-11江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第10页共14页2.重复步骤1，给轴承座底部四个圆柱孔施加对称约束，执行mainmenusolutiondefineloadsapplystructrualdisplacementsymmetryB.C命令，弹出对话框，拾取四个圆孔，单击OK。3.施加载荷：执行mainmenusolutiondefineloadsapplystructrualpressureonareas,弹出对话框。拾取沉孔径向内柱面，单击OK，弹出如图2-12所示的【applypresonareas】对话框，在【loadpresonvalue】文本框中输入“1003”单击OK按钮。4.重复步骤3，在轴承孔柱面下部分施加5013pa的力。5.求解，执行mainmenusolutionsolvecurrentLS命令，弹出一个对话框。浏览后执行Fileclose命令，单击OK按钮开始求解运算。在出现一个【solutionisdone】对话框时单击close完成求解运算。保存分析结果：执行mainmenuFilesaveas命令，弹出【saveas】对话框。输入“plateRESU”，单击OK按钮。6.显示变形结果：执行mainmenuGeneralPosprocPlotresultdeformedshape命令，弹出如图2-13所示的【plotdeformedshape】对话框。选择“Def+undeformed”单选按钮，单击OK按钮，变形结果如图2-14所示。图2-12江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第11页共14页7.浏览节点位移云图：执行mainmenuGeneralPosprocPlotresultcontourplotnodalsolu命令，弹出如图2