基于ANSYS的軸類零件元靜力學(xué)分析

1、基于ANSYS勺軸類零件有限元靜力學(xué)分析馬超山東科技大學(xué) 交通學(xué)院,車輛工程2021-1 、/ 、.刖百軸向受彎扭的桿件在工程中的應(yīng)用非常廣泛. 齒輪減速器中的齒輪軸承受扭 矩的作用,如果扭矩過大,或者軸過于細(xì)長,那么有可能忽然變彎,發(fā)生穩(wěn)定失效.有限元法是利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬分析的方法. ANSY軟件作為一款 功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛的有限元分析軟件,不僅具備幾何建模的模塊,而且也支持 其他主流三維建模軟件接口,目前在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛, 具有限元 計(jì)算結(jié)果已成為各類工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能分析的可靠依據(jù). 文章在基于有限元分 析軟件ANSYS根底上對(duì)軸的承載特性進(jìn)行了分析.摘要：介紹應(yīng)

2、用ANSYS件分析軸類零件在扭轉(zhuǎn)載荷壓力作用下發(fā)生形變量和應(yīng) 力分布的情況.關(guān)鍵詞：載荷；軸；ANSYS一問題分析求解下列圖為一軸類零件結(jié)構(gòu)示意圖. 該零件在兩個(gè)滾動(dòng)軸承處受到軸向和徑向約 束,左側(cè)鍵槽側(cè)面受到6000N的均布載荷,右側(cè)鍵槽側(cè)面受 3000N的均布載荷. 模型材料為鋼材料,彈性模量為2 1011MPa ,泊松比為0.3.作出等效應(yīng)力圖和 變形圖,并進(jìn)行強(qiáng)度分析.二軸有限元模型2.1 建立軸零件有限元模型軸為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu).在Siemens UGNX8.5中建立該軸三維模型,通過接口導(dǎo) 入 ANSY S.該載荷軸采用Tet 10node 187單元.此單元是一個(gè)高階3維20節(jié)點(diǎn)固體

3、結(jié)構(gòu)單元, 每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)沿x、y和z方向平移的自由度,具有二次位移模式,主要適用于位 移、變形等方面.如果要求精度高,可較好地剖分；如果要求精度不高,由于單 元本身是高階單元,使用稍微弱一點(diǎn)的網(wǎng)格也可行,能夠用于不規(guī)那么形狀,且不 會(huì)在精度上有任何損失.2.2 網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分的過程就是結(jié)構(gòu)離散化的過程,通常軸模型劃分的單元越多越密 集,就越能反映實(shí)際結(jié)構(gòu)狀況,計(jì)算精度越高,計(jì)算工作量越大,計(jì)算時(shí)間增長. 由于軸結(jié)構(gòu)屬于局部不規(guī)那么幾何體,因此采用自動(dòng)劃分法進(jìn)行網(wǎng)格劃分.該劃分 方法能夠在規(guī)那么與不規(guī)那么幾何體之間自動(dòng)切換,將單元尺寸設(shè)置為SIZE=7,得到軸承座有限元模型的總節(jié)點(diǎn)數(shù)為738

4、91,總單元數(shù)為51808,如下列圖所示.AN5YSAPR 部 20L4Fa2.3 載荷分析根據(jù)該階梯軸的受力特點(diǎn),以載荷的形式施加到模型上,在該零件兩個(gè)滾動(dòng) 軸承處施加軸向和徑向的位移約束,左側(cè)鍵槽側(cè)面施加 6000N勺均布載荷,右側(cè) 鍵槽相對(duì)側(cè)面施加3000N勺均布載荷,并觀察該軸在約束與載荷作用下的應(yīng)力與 變形情況.計(jì)算結(jié)果分析3.1 等效應(yīng)力分析零件受載后的等效應(yīng)力圖如下.從下列圖中可以看出,鍵槽受載側(cè)面和軸的退 刀槽及臺(tái)階處所受應(yīng)力較大,該軸所受的最小應(yīng)力為 12.0553MPq最大應(yīng)力為 23163.3MPa,故滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求.3.2 彈性變形分析軸在載荷的作用下產(chǎn)生的變形結(jié)果

5、如下列圖.從結(jié)論可以看出,變形最明顯處發(fā)生在退刀槽和左側(cè)鍵槽受載側(cè)面處.軸的 彈性形變量較小,最大形變量為0.484 10-5m,能夠保證其在給定載荷的情況下 正常工作.D：3?LA：E«E；n=二ANSVSRI.T ;圉=1 net =mjKa通過應(yīng)力與應(yīng)變分析可知,軸的有限元模型的建立、分析結(jié)果是客觀的,較 為真實(shí)的反映了軸在受載荷的作用下的承載特性,且滿足設(shè)計(jì)要求.結(jié)論綜上所述,本文運(yùn)用力學(xué)分析方法,應(yīng)用ANSY漱件對(duì)軸模型進(jìn)行有限元分 析,了解其結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場分布,通過仿真其工作狀態(tài),在設(shè)計(jì)階段就可以得到軸 的彈性變形量和應(yīng)力分布情況,從而對(duì)軸進(jìn)行承載水平研究,為保證工程設(shè)計(jì)質(zhì) 量及對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的使用情況具有一定得指導(dǎo)意義.參考文獻(xiàn)：1機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版