第9例扳手的受力分析.ppt

ANSYS机械工程应用精华60例,内蒙古工业大学机械系,李宗学,图9-1(a)所示为一内六角螺栓扳手，其轴线形状和尺寸如图9-1(b)所示，横截面是一个外接圆半径为10mm的正六边形，拧紧力F为600N，计算扳手拧紧时的应力分布。,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9-1内六角螺栓扳手,（a）,（b）,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,PLANE182二维结构实体单元单元描述：PLANE182用于建立二维实体结构模型。该单元可用作平面单元（平面应力或平面应变）或轴对称单元。PLANE182由四个节点定义，每个节点有两个自由度：节点坐标系的x、y方向的平动。该单元具有塑性、超弹、应力刚化、大变形以及大应变等功能。也可利用混合公式模拟几乎或完全不可压超弹材料的变形。,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,PLANE182,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,182单元可用来对固体结构进行二维建模。182单元可以当作一个平面单元，或者一个轴对称单元。它由4个结点组成，每个结点有2个自由度，分别在x，y方向。这个单元有可塑性，超弹性，大变形，大应变，应力强化等特性。它也可以用来模拟不可压缩的弹塑性材料和不可压缩的超弹性材料。,182单元,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,182单元,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,SOLID185三维结构实体单元单元描述：SOLID185用于建立三维实体结构模型。该单元由八个节点定义，每个节点有三个自由度：节点坐标系的x、y、z方向的平动。本单元具有塑性、超弹性、应力刚化、蠕变、大变形和大应变等功能。该单元具有塑性、超弹、应力刚化、大变形以及大应变等功能。也可利用混合公式模拟几乎或完全不可压超弹材料的变形。单元的详细特性请参考ANSYS理论手册。与本单元类似的一个具有各向异性功能的单元是SOLID64。SOLID185的高阶单元是SOLID95。下图是本单元的示意图：,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,SOLID185,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2分析步骤,9.2.1改变任务名,拾取菜单UtilityMenu-File-ChangeJobname，改变任务名。,9.2.2过滤界面,拾取菜单MainMenu-Preferences，弹出如图9-3所示的对话框，选中“Structural项，单击“OK”按钮。,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.3选择单元类型,拾取菜单MainMenu-PreprocessorElementType-Add/Edit/Delete，弹出如图9-4所示的对话框，单击“Add.”按钮，弹出如图9-5所示的对话框，在左侧列表中选“StructuralSolid”，在右侧列表中选“Quad4node182”，单击“Apply”按钮；再在右侧列表中选“Brick8node185”，单击“OK”按钮，最后单击如图9-4所示对话框中的“Close”按钮。,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.3选择单元类型,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.4定义材料模型,拾取菜单MainMenu-Preprocessor-MaterialProps-MaterialModels，弹出如图9-6所示的对话框，在右侧列表中依次拾取“Structural,Linear,Elastic,Isotropic，弹出如图9-7所示的对话框，在EX”文本框中输入2e11(弹性模量)，在“PRXY”文本框中输入0.3(泊松比)，单击OK”按钮，然后关闭如图9-6所示的对话框。,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.4定义材料模型,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.5创建正六边形,拾取菜单MainMenu一Preprocessor-Modeling-Create-Areas-Polygon-Hexagon，弹出如图9-8所示的拾取窗口，在“WPX”.“WPY”和“Radius”文本框中分别输入0、0和0.01，单击“OK按钮。,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,拾取菜单UtilityMenu-PlotCtrls-PanZoomRotate，在所弹出的对话框中，依次单击Iso”、Fit”按钮，或者单击图形窗口右侧显示控制工具条上的侧按钮。,9.2.6改变视点,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.7显示关键点号、线号,拾取菜单UtilityMenu-PlotCtrls-Numbering，在所弹出对话框中，将Keypointnumbers(关键点号)和Linenumbers(线号)打开，单击“OK”按钮。,9.2.78创建关键点,创建关键点7、8、9，坐标为（0，0，0）、（0，0，0.05）、（0，0.1，0.05）。,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.9创建直线,拾取菜单MainMenu一Preprocessor-Modeling-Create-Lines-Lines-StraightLine弹出拾取窗口，分别拾取关键点7和8、8和9，创建两条直线，单击“OK”按钮。,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.10创建圆角,拾取菜单MainMenu-Preprocessor-Modeling-Create-Lines-LineFillet，弹出拾取窗口，分别拾取直线7和8，单击“OK”按钮，弹出如图9-10所示的对话框，在“RAD本框中输入0.015，单击“OK”按钮。,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.11创建直线,拾取菜单MainMenu-Preprocessor-Modeling-Create-Lines-Lines-StraightLine，弹出拾取窗口，分别拾取关键点1和4，单击OK”按钮。,9.2.12将六边形面划分成2部分,拾取菜单MainMenu-Preprocessor-Modeling-Operate-Booleans-Divide-AreabyLine，弹出拾取窗口，拾取六边形面，单击“OK”按钮，再次弹出拾取窗口，拾取上一步在关键点1和4之间创建的直线，单击“OK”按钮。,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.12将六边形面划分成2部分,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.13划分单元,拾取菜单MainMenu-Preprocessor-Meshing-MeshTool，弹出如图9-11所示的对话框，单击“SizeControls”区域中“Lines”后面的“Set”按钮，弹出拾取窗口，拾取直线2,3和4，单击“OK”按钮，弹出如图9-12所示的对话框，在“NDIV”文本框中输入3，单击“Apply”按钮；再次弹出拾取窗口，拾取直线7、9和8，单击“OK按钮，删除NDIV”文本框中的3，在“SIZE”文本框中输入0.01，单击OK”按钮。在图9-11所示对话框中的“Mesh”区域，选择单元形状为“Quad”(四边形)，选择划分单元的方法为“Mapped”(映射)，单击“Mesh”按钮，弹出拾取窗口，拾取六边形面的两部分，单击“OK”按钮。,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.13划分单元,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.14显示直线,拾取菜单UtilityMenu-Plot-Lines。,9.2.15由面沿直线挤出体,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.16清除面单元,拾取菜单MainMenu-Preprocessor-Meshing-Clear-Areas，弹出拾取窗口，抬取Z=0的两个平面，单击“OK”按钮。面单元模拟着一个平面结构，如果不清除掉，分析模型实际上有两个结构。,9.2.17显示单元,拾取菜单UtilityMenu-Plot-Elements。,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.18施加约束,拾取菜单MainMenu-Solution-DefineLoads-Apply-Structural-Displacement-OnAreas，弹出拾取窗口，拾取Z=0的两个平面即扳手短臂端面，单击“OK”按钮，弹出如图9-13所示的对话框，在列表中选择“AllDOF，单击“OK”按钮。,第九例静力学问题的求解实例扳手的受力分析,9.2.19施加载荷,拾取菜单MainMenu-Solution