四輥軋機(jī)機(jī)架強(qiáng)度剛度分析和 350四輥軋機(jī)壓下螺絲螺母接觸分析解析

1、塑性成形計算機(jī)仿真三級項(xiàng)目報告350四輥軋機(jī)機(jī)架強(qiáng)度剛度分析和 350四輥軋機(jī)壓下螺絲、螺母接觸分析專業(yè)： 軋鋼設(shè)備及工藝組員姓名： 指導(dǎo)教師：日期： 2014年5月28日摘要:報告涉及了兩方面的內(nèi)容一方面具體的介紹了350四輥軋機(jī)機(jī)架的建模過程并對機(jī)架進(jìn)行合理網(wǎng)格劃分，以及邊界條件、載荷的施加，最后給出機(jī)架內(nèi)的應(yīng)力分布、位移分布以及最大應(yīng)力值、發(fā)生位置，校核機(jī)架是否滿足強(qiáng)度要求，并計算機(jī)架的縱向剛度；另一方面對壓下螺絲、壓下螺母進(jìn)行接觸分析，給出壓下螺絲螺母內(nèi)的應(yīng)力分布、位移分布以及最大應(yīng)力值、發(fā)生位置，校核零件是否滿足強(qiáng)度要求。關(guān)鍵詞：有限元 機(jī)架 螺絲螺母 強(qiáng)度前言：在現(xiàn)代設(shè)計軋機(jī)的過程

2、中，僅僅對軋機(jī)各個結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模是滿足不了要求的，必要的時候需要對重要的結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度等分析，為此我們選擇軋機(jī)機(jī)架對其進(jìn)行強(qiáng)度和剛度分析以及壓下螺絲和螺母的接觸分析。對這兩個問題分別進(jìn)行了分析，最后取得了結(jié)論所設(shè)計的滿足要求。一、350四輥軋機(jī)機(jī)架強(qiáng)度剛度分析1. 設(shè)置工作目錄，文件名與分析標(biāo)題從ansys product launcher啟動，根據(jù)需要更改工作目錄、文件名，點(diǎn)擊run運(yùn)行ansys軟件。2. 有限元模型的建立（1） 導(dǎo)入幾何模型。(FileImportPara.)（首先需要在solidworks中將機(jī)架模型進(jìn)行簡化，去掉對分析影響很小的特征，以簡化模型，并將模型保存為para

3、solid的格式，文件名為*.x_t。）選中需要導(dǎo)入的*.x_t文件，點(diǎn)擊ok。 導(dǎo)入后通過PlotCtrlsStyleSolid Model FacetsNormal Faceting 然后PlotVolumes得模型如下:（2） 設(shè)置單元類型ANSYS Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete選取10node92單元（3） 設(shè)置材料屬性ANSYS Main MenuPreprocessorMaterial Props Material Models各向同性線彈性材料：E=2.1e5,=0.3（4） 網(wǎng)格劃分ANSYS Main Men

4、uPreprocessorMeshtool選擇Smartsize,設(shè)置網(wǎng)格疏密程度4級，點(diǎn)擊mesh。可根據(jù)需要，在應(yīng)力比較集中之處細(xì)化網(wǎng)格。點(diǎn)擊Pick All,點(diǎn)擊ok。出現(xiàn)警告信息點(diǎn)確定即可。3、施加載荷（1）施加對稱約束ANSYSMainMenuSolutionDefineLoadsStructuralDisplacementSymmetry B.Con Areas,選取3個對稱面，點(diǎn)擊ok。（2）施加軋制壓力pressureANSYSMainMenuSolutionDefineLoadsStructuralPressureon Areas選定機(jī)架上與壓下螺絲接觸的位置施加壓力；輸入壓

5、力值：總軋制力P/4/作用面面積（/10370）；選定機(jī)架上與下支承輥軸承座接觸的位置施加壓力，輸入壓力值：軋制力P/4/作用面面積(/19250)。（3）機(jī)架地腳螺栓孔施加固定位移約束ANSYSMainMenuSolutionDefineLoadsStructuralDisplacement -on Areas選取地腳螺栓孔內(nèi)部的四個面，點(diǎn)擊ok。4、求解：ANSYS Main MenuSolutionSolveCurrent LS.5讀取結(jié)果（1）變形以后的形狀（2）y向位移值計算機(jī)架剛度：fk=P/2/y向變形值，即（右端正的最大位移值-左端負(fù)的最小位移值）（3）等效應(yīng)力分布云圖一般我們

6、只考察機(jī)架上橫梁和立柱內(nèi)的等效應(yīng)力。查看上橫梁內(nèi)的最大等效應(yīng)力：SelectEntities.,拾取對象設(shè)為Elements，點(diǎn)擊ok，彈出拾取對話框。拾取方式改為Box,框選機(jī)架上橫梁部分，點(diǎn)擊ok。重畫圖形。從上橫梁部分的等效應(yīng)力分布可以看出，最大等效應(yīng)力發(fā)生在壓下螺母與機(jī)架接觸的圓角區(qū)域。選擇所有，并畫單元，顯示出機(jī)架全部單元。選取立柱部分單元：繪制節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)力分布圖：可見立柱上最大等效應(yīng)力。根據(jù)機(jī)架需用應(yīng)力，立柱部分：40-50MPa 上橫梁部分：50-70MPa機(jī)架設(shè)計滿足強(qiáng)度要求。二、350四輥軋機(jī)壓下螺絲、螺母接觸分析1.設(shè)置工作目錄，文件名與分析標(biāo)題從ansys product

7、 launcher啟動，根據(jù)需要更改工作目錄、文件名，點(diǎn)擊run運(yùn)行ansys軟件。2.有限元模型的建立（1）導(dǎo)入模型 ANSYS Utility MenuFileImportIGES 導(dǎo)入壓下螺絲螺母Iges文件。ANSYSMainMenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitraryBy lines分別創(chuàng)建壓下螺絲、螺母（2）設(shè)置單元類型ANSYSMainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete設(shè)置單元類型為solid Quad 4node 42點(diǎn)擊單元Options，將Element Behavior設(shè)為Axi

8、symmetric(軸對稱)（3）設(shè)置材料屬性ANSYS Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Model添加壓下螺絲材料模型，彈性模量2.06e5MPa，泊松比0.3添加壓下螺母材料模型，彈性模量1.8e5MPa，泊松比0.3（4）網(wǎng)格劃分ANSYS Main MenuPreprocessorMeshingMeshtool 對壓下螺絲進(jìn)行網(wǎng)格劃分。在MeshTool對話框中，Element Attributes中，點(diǎn)擊set，Element type number 設(shè)為1 PLANE42，Material Numeber設(shè)為1，選擇智能網(wǎng)格劃

9、分(選中Smart Size)，網(wǎng)格疏密程度設(shè)為4點(diǎn)擊mesh，選中壓下螺絲，并對螺紋部分進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化。對壓下螺母進(jìn)行網(wǎng)格劃分：ANSYS Main MenuPreprocessorMeshingMeshtool，在MeshTool對話框中，Element Attributes中，點(diǎn)擊set，Element type number 設(shè)為1 PLANE42，Material Numeber設(shè)為2。選擇智能網(wǎng)格劃分(選中Smart Size)，網(wǎng)格疏密程度設(shè)為2點(diǎn)擊mesh，選中壓下螺母。并對螺紋部分進(jìn)行加密。（5）建立壓下壓下螺絲螺母間的接觸：柔性體-柔性體接觸目標(biāo)面（Target surfac

10、e）拾取，類型為：Lines點(diǎn)擊”Pick Target”,拾取圖中壓下螺絲上與壓下螺母接觸的線，拾取方式可結(jié)合single和loop兩種方式。點(diǎn)擊ok后，回到接觸對向?qū)ontact Winzard對話框，點(diǎn)擊next拾取接觸面contact surface，拾取壓下螺母上與壓下螺絲接觸的線點(diǎn)擊next，設(shè)置摩擦系數(shù)為0.3，點(diǎn)擊create檢查接觸面方向是否正確（方向朝向彼此是正確的）3、施加載荷和約束條件：（1）壓下螺母上方施加固定Y向位移約束（2）壓下螺絲中心線固定X方向位移（3）在壓下螺絲下表面施加壓力載荷，壓力大小為：軋制力P/2/壓下螺絲斷面積4、求解ANSYS Main Men

11、uSolutionsolvecurrent LS5、讀取結(jié)果（1）變形結(jié)果ANSYS Main MenuGeneral PostProcRead ResultsLastset5ANSYSMainMenuGeneralPostProcPlotResultsDeformesShape讀取變形結(jié)果（2）X向位移值A(chǔ)NSYS Main MenuGeneral PostProcPlot ResultsNodal SoluNodal Solution DOF solutinX-component of Displacement讀取徑向位移場（3）Y向位移值A(chǔ)NSYS Main MenuGeneral Po

12、stProcPlot ResultsNodal SoluNodal Solution DOF solutinY-component of Displacement讀取垂直方向位移場。（4）接觸壓力l ANSYS Main MenuGeneral PostProcPlot ResultsNodal SoluNodal SolutionContactContact Pressure讀取接觸壓力。結(jié)論與感想： 通過項(xiàng)目的實(shí)施，我們完成了機(jī)架的強(qiáng)度剛度分析，得到了機(jī)架變形形狀、Y向位移變化以及等效應(yīng)力分布圖等結(jié)果，最后證明所設(shè)計的機(jī)架滿足強(qiáng)度要求。通過對壓下螺絲螺母的接觸分析，得到變形結(jié)果、X向位移、Y向位移及接觸壓力的