ANSYS報告支座零件建模及結(jié)構(gòu)靜力模擬分析

1、頁眉材料成形過程數(shù)值模擬題目：支座零件建模及結(jié)構(gòu)靜力模擬分析報告頁腳頁眉一、問題描述上圖為需要建立的模型的3D 示意圖， 底座為 36 × 70 的矩形， 四個角均為半徑為7 的倒角， 同時底座上還有四個半徑為4 的通孔，底座上的主體是一個空心圓柱體，圓柱體高為44 ，內(nèi)徑為10外徑為 17 ，有一個凸臺，凸臺上有一個半徑為6 的通孔，同時在空心圓柱體兩側(cè)還有肋板。使用材料為 Q235 鋼材，彈性模量為206000Mpa，泊松比 0.3 ，密度為 7840kg/M3,屈服強度為235Mpa。固定底面不動，從上平面施加向下的50Mpa的載荷。二、問題分析選用自頂向下建模的方式。先做一個

2、矩形塊為底板，然后對底板的四個角進行倒角，然后在底板上建立四個圓柱體，用底板減去圓柱通孔。 建立中心的大圓柱體， 然后再建立一個半徑為 10 的小圓柱體， 用底板加上大圓柱體減去半徑小的圓柱體形成空心圓柱體。然后建立肋板，并減去空心圓柱體中心的部分肋板，修整肋板。建立凸臺，變換坐標(biāo)系，建立一個圓柱體在凸臺上，然后減去這個圓柱體達到打孔的目的，最后將全部模型進行合并操作。建模完成后劃分有限單元格并設(shè)置單元尺寸，輸入鋼材的參數(shù)，確定約束條件，在模型上方施加50Mpa的載荷，通過軟件對受力情況進行分析模擬并保存示意圖。三、模擬計算過程自上向下建模：1.定義工作文件名和工作標(biāo)題1）定義工作文件名：Fi

3、le | Chang Jobname，輸入文件名稱，OK 。2）定義工作工作標(biāo)題：File | Change Title，輸入工作標(biāo)題,OK 。3）重新顯示：Plot | Replot2.顯示工作平面1）顯示工作平面：WorkPlane | Display Working Plane2）關(guān)閉三角坐標(biāo)符號：PlotCtrls | Window controls | Window Options | Location of triad| Not shown3）顯示工作平面移動和旋轉(zhuǎn)工具欄：WorkPlane | Offset WP by Increments,把角度 degrees頁腳頁眉調(diào)整到

4、90°，然后通過旋轉(zhuǎn)X,Y,Z 軸來建立， X 軸在前， Y 軸在右， Z 軸在上的右手坐標(biāo)系。3.生成支座底板1）生成矩形塊： Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Block | By Dimensions, 然后分別輸入 0，36 ； 0， 70； 0， 10。1VOLUMESTYPE NUMMAY 11 201916:34:03201605224.支座底板倒角操作1）面倒角： Preprocessor | Modeling | Create | Areas | Area Fillet，然后用鼠標(biāo)選擇兩個相交的平面，回車確定，

5、在曲面半徑輸入7，回車，重復(fù)四次。1AREASTYPE NUMMAY 11 201917:36:28201605222）體用倒角面分開： Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area ，先選中整個矩形塊，回車確認(rèn)，在依次選中四個倒角面，確認(rèn)。3）體刪除操作：Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below，依次選中四個角，確認(rèn)，刪除支座底板的4 個角。頁腳頁眉11AREASAREASTYPE NUMMAY 11 2019TYPE NUMMAY

6、11 201917:42:1718:00:1920160522201605225.支座底板打孔操作1）生成第1 個圓柱體： Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | SolidCylinder輸入 WP X=7 ， WPY=7 ，半徑 4 ，高度 20 ，OK 。2）生成第 2 個圓柱體： Preprocessor | Modeling |Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder輸入 WP X=29 ， WPY=7 ，半徑 4，高度 20， OK 。3）生成第 3 個圓柱體：

7、Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder輸入 WP X=29 ， WPY=63 ，半徑 4，高度 20， OK 。4）生成第4 個圓柱體： Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | SolidCylinder輸入 WP X=7 ， WPY=63 ，半徑 4，高度 20， OK 。5）體相減操作： Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Subtract | Volumes先

8、選擇被減的基體，OK 。在選擇四個要減去的圓柱體，OK 。11VOLUMESVOLUMESTYPE NUMMAY 12 2019TYPE NUM13:46:48，MAY 12 201913:49:0620160522201605226.生成中間的圓柱體1）生成第1 個圓柱體： Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | SolidCylinder輸入 WP X=18 ， WPY=35 ，半徑 17，高度 44 ， OK 。頁腳頁眉2）生成第2 個圓柱體： Preprocessor | Modeling | Create | V

9、olumes | Cylinder | SolidCylinder輸入 WP X=18 ， WPY=35 ，半徑 10，高度 60 ， OK 。3）體相減操作： Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Subtract | Volumes，先選中被減的支座底板和半徑為17 的圓柱體， OK 。再選擇要減去半徑為10 的圓柱體， OK 。11VOLUMESVOLUMESTYPE NUMMAY 12 2019TYPE NUMMAY 12 201914:08:3514:09:2720160522201605227.生成肋板1）生成矩形塊： Pre

10、processor | Modeling | Create | Volumes | Block | By Dimensions,然后分別輸入14.5 ， 21.5 ； 0， 70 ；10 ， 39。2）筋板用半徑為 17 的圓柱面分開： Preprocessor | Modeling | Operate| Booleans |Divide | Volumes by area，先選擇矩形塊， OK 。再選擇大圓柱的外表面，OK 。3）體刪除操作： Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below，選擇半徑為17 的圓柱面所包圍的那部分筋板，

11、OK 。11VOLUMESVOLUMESTYPE NUMMAY 12 2019TYPE NUMMAY 12 201914:21:0114:25:2320160522201605228.修整肋板1）由關(guān)鍵點生成面：Preprocessor | Modeling | Create | Areas | Arbitrary | ThroughKPs，選擇確定平面的四個點，OK 。2）用面分解體： Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes byarea ，先選擇兩邊的肋板，OK 。再選在分開他們的兩個面，OK 。3）刪

12、除體操作：Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below，選中要刪除的兩塊體積， OK 。頁腳頁眉11VOLUMESVOLUMESTYPE NUMMAY 12 2019TYPE NUMMAY 12 201915:19:5115:22:0220160522201605229.生成凸臺1）生成矩形塊： Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Block | By Dimensions, 然后分別輸入 18， 40 ；24 ， 46； 0，38 。2）凸臺用半徑為17 的圓柱面分開： Prepr

13、ocessor |Modeling | Operate| Booleans |Divide | Volumes by area，先選擇要被分開的矩形塊，OK。再選擇大圓柱外表面， OK 。3）刪除體操作： Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below，選擇要刪除的部分， OK 。11VOLUMESVOLUMESTYPE NUMMAY 12 2019TYPE NUMMAY 12 201915:36:2615:37:35201605222016052210.在凸臺上建立空心圓柱1）平移工作平面： WorkPlane | Offset WP

14、by Increments,在上部的框中輸入 40， 35， 26。2）旋轉(zhuǎn) ZX 工作平面： WorkPlane | Offset WP by Increments,在下部的框中輸入0 ，0，-90。3）生成空心圓柱體： Preprocessor | Modeling | Create| Volumes| Cylinder|solidCylinder輸入 WP X=0 ， WPY= 0 ，半徑 6 ，高度 22， OK 。4）體相減操作： Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Subtract | Volumes，先選中凸臺 +空心圓柱

15、， OK 。在選中要減去的半徑為6 的圓柱體， OK 。頁腳頁眉11VOLUMESVOLUMESTYPE NUMMAY 12 2019TYPE NUM16:06:0520160522201605225）合并所有體積：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Add |6）關(guān)閉工作平面：Workplane | Display Working Plane。7）保存實體模型數(shù)據(jù)。11.劃分有限元網(wǎng)格1）選擇單元類型： Preprocessor | Element Type | Add/Edit/Delete 單擊“ Add ”按鈕，彈出“單元類型庫

16、”對話框，選擇“項，單擊OK 、 CLOSE 。2）設(shè)置單元尺寸命令： Preprocessor | Meshing | Size Ctrls | ManualSize | Globe | Size size 輸入“ 1 ”，單擊 OK3）生成有限元網(wǎng)格Preprocessor | Meshing | Mesh | Volumes | Free在彈出的拾取框中，單擊PICK ALL4）保存有限元模型數(shù)據(jù)1ELEMENTSMAY 12 201916:59:0320160522MAY 12 201916:08:59SolidBrick8 node”中的185“”選頁腳頁眉12. 輸入數(shù)據(jù)1 ）Pr

17、eprocessor|MaterialProps|MaterialModels，點擊Structural|Linear|Elastic|Isotropic，輸入彈性模量2.06e5 和泊松比0.3 ， OK 。2 ）Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels，點擊Structural|Nonlinear|Inelastic|RateIndependent|IsotropicHardeningPlastic|MisesPlasticity|BIlinear。輸入 235 和 0，OK 。3 ）Preprocessor|MaterialProps|Mater

18、ialModels，點擊Structural|Density，輸入密度7.84e-6 ， OK 。4 ）13. 建立約束面Preprocessor | Loads | Analysis Type | New Analysi ,，選擇 Static 。Preprocessor | Loads | Define Loads | Apply |Structural | Displacement | On Areas,選中頁腳頁眉下底面和四個鉆孔。14. 建立壓力面Preprocessor | Loads | Define Loads | Apply |Structural | Pressure |

19、On Areas，選擇大圓柱上平面， OK 。15. 結(jié)果圖Solution|Solve|Current LS，OK 。頁腳頁眉四、模擬結(jié)果分析1.X 軸位移：1NODAL SOLUTIONSTEP=1MAY 14 2019SUB =122:58:31TIME=1UX(AVG)RSYS=0DMX =.011391SMN =-.00195SMX =.001948MNMX-.00195-.001083-.217E-03.649E-03.001515-.001516-.650E-03.216E-03.001082.00194820160522模型關(guān)于凸臺的豎直中分線在大圓柱左右兩邊產(chǎn)生對稱的位移，方

20、向?qū)τ谀Ｐ拖喾?，但大小不大，不做深入考慮。底板平移幾乎為零。2. Y 軸位移：1NODAL SOLUTIONSTEP=1MAY 14 2019SUB =122:58:46MNTIME=1UY(AVG)RSYS=0DMX =.011391SMN =-.010239SMX =.234E-04MX-.010239-.007958-.005678-.003397-.001117-.009099-.006818-.004538-.002257.234E-04201605223. Z 軸位移：頁腳頁眉1NODAL SOLUTIONSTEP=1MAY 14 2019SUB =1MN22:59:11TIME=

21、1UZ(AVG)RSYS=0DMX =.011391SMN =-.004992SMX =.001488MX-.004992-.003552-.002112-.672E-03.768E-03-.004272-.002832-.001392.482E-04.001488201605224. 等效位移：1NODAL SOLUTIONSTEP=1MAY 14 2019SUB =1MX23:04:52TIME=1USUM(AVG)RSYS=0DMX =.011391SMX =.011391MN0.002531.005063.006328.007594.010125.001266.003797.00886

22、.01139120160522模型關(guān)于凸臺的豎直中分線在大圓柱左右兩邊產(chǎn)生對稱的位移，方向?qū)τ谀Ｐ拖喾?，但大小不大，不做深入考慮。底板平移幾乎為零。5. Y 軸應(yīng)力：頁腳頁眉1NODAL SOLUTIONSTEP=1MAY 14 2019SUB =123:05:14TIME=1SY(AVG)RSYS=0DMX =.011391SMN =-107.811SMX =10.281MNMX-107.811-81.5685-55.3258-29.0831-2.84039-94.6899-68.4472-42.2045-15.961710.28120160522由圖中可見，模型接縫處和小圓柱型通孔處，受較

23、大Y 軸應(yīng)力，出現(xiàn)了應(yīng)力集中的現(xiàn)象，可考慮加固處理或使用高強度材料。其它地方受力較為平均。6. 等效應(yīng)力：1NODAL SOLUTIONSTEP=1MAY 14 2019SUB =123:05:42TIME=1SEQV(AVG)DMX =.011391SMX =99.8374MXMN022.186144.372266.558288.744311.09333.279155.465277.651399.837420160522由圖中可見， 最大等效應(yīng)力為99.837 235 156 .67 （安全系數(shù)取1.5 ），所以零件n1.5屬于彈性狀態(tài)，可安全使用。但零件接縫處和小圓柱型通孔處，受等效應(yīng)力較

24、大，出現(xiàn)了應(yīng)力集中的現(xiàn)象并呈左右對稱，可考慮加固處理或使用高強度材料。其它地方受力較為平均。7. X 軸應(yīng)變：頁腳頁眉1NODAL SOLUTIONSTEP=1MAY 14 2019SUB =123:05:55TIME=1EPELX (AVG)RSYS=0DMX =.011391MNSMN =-.187E-03SMX =.269E-03MX-.187E-03-.860E-04-.353E-04.155E-04.117E-03.218E-03-.137E-03.662E-04.168E-03.269E-03201605228. Y 軸應(yīng)變：1NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1EPELY(AVG)RSYS=0DMX =.011391SMN =-.472E-03SMX =.393E-04MAY 14 201923:06:13MXMN-.472E-03-.359E-03-.245E-03-.131E-03-.175E-04-.416E-03-.302E-03-.188E-