基于ANSYS的主轴模态分析步骤word格式

1、 结构的建模和网格划分：有限元分析的最终目的是要还原一个实际工程系统的数学行为特征，也就是说分析必须是针对一个物理原型的准确的数学模型。广义上讲，模型包括所有的节点、单元、材料属性、边界条件，以及其他用来表现这个物理系统的特征。在ansys术语中，模型生成一般狭义地指 用节点和单元表示空间体域及实际连接的生成过程。_电主轴建模使用pro/e wildfire 5.0建模，建模完成后在菜单栏ansys 12.0选项中选择“ansysgeom”，将建立的图形导入到ansys中。（如图1、2）（图1）（图2）导入到ansys后，界面中并未显示模型，此时在ansys菜单栏中选择plotlines（线框

2、模式）或者volumes（实体模式）就可以看到导入的零件了；本次点选volumes，界面显示主轴的三维模型。（如图3）（图3）ansys建模过程：（1） 开始确定分析方案。分析目标为加工中心电主轴，模型采取pro/e三维建模并导入ansys，选用solid45单元进行离散分网。1. 指定分析标题并设置分析范畴：在菜单栏 file-change title处修改分析名称为“analysis of a axis”。再选取ansys main menu-preference，在structure选项前打钩 ，单击 ok。2. 定义单元类型：选取ansys main menu-preprocessor

3、-element type-add/edit/delete，在弹出的element types对话框中单击 add ，出现library of element type对话框，在左边的滚动框中单击“structural solid”、右边滚动框中单击“quad 4node 42”。之后单击apply。再在右边的滚动框中单击“brick &node 45”。单击ok。单击element type对话框中的close按钮。3. 指定材料性能：选取ansys main menu-preprocessor-material props-material models ,弹出以下对话框，并选择：在弹出的

4、对话框中输入杨氏模量和泊松比（对于各向同性材料来说，选择prxy或nuxy来输入泊松比是没有任何区别的）：在密度（density）选项处单击：在弹出的对话框中输入材料密度：材料性能指定完毕。（2） 设置网格划分控制以建立想要的网格密度。在ansys main menu-preprocessor-meshing-mesh tool中自动划分网格，如下图：（3） 加载及求解：由加工中心皮带轴总装图（如图）可知，主轴的支承并非刚性的，而应该考虑轴承的弹性影响。支撑部分的示意图如上图所示，它由主轴、壳体和轴承组成。可将角接触球轴承简化为弹性支承，支点位置在接触线与主轴轴线的交点处；认为轴承只具有径向刚

5、度，不具有角刚度，如此将支承进一步简化为径向的压缩弹簧质量单元；每个轴承在圆周方向等效分布四个弹簧。如下图：在ansys软件进行分析时，每个弹簧用一个弹簧单元combin14模拟， 为了限制主轴x方向的移动，在截面m2上与弹簧相连接的4个主轴上的节点（内圈的4个点）加上ux约束。在弹簧另一端（外圈四个点）为完全固接。添加弹簧单元：点击出现单击 add，出现以下对话框：选择combination 和spring-damper 14，并点击ok。划分弹簧单元的网格：参照弹簧分布图，在支撑位置的外面添加八个节点，并将它们分别与模型上的对应点连成直线。由弹簧分布图可知，支承位外八个节点和模型对应八个节

6、点的笛卡尔坐标（x, y, z）分别为：模型上的点a11（-50,42.5,0）；a21（-50,-42.5,0）；a31（-50,0,42.5）；a41（-50,0,-42.5）。b11（410,37,0）；b21（410,-37,0）；b31（410,0,37）；b41（410,0,-37）。模型外的点a12（-50,67.5,0）；a22（-50,-67.5,0）；a32（-50,0,67.5）；a42（-50,0,-67.5）。b11（410,62,0）；b21（410,-62,0）；b31（410,0,62）；b41（410,0,-62）。将以上各坐标输入keypoints-on w

7、orking place弹出的对话框中：然后点击菜单如下图：用鼠标分别选取a11，a12；点击ok。然后选择a21，a22；等共计八组点，连接成八条线段。可在plotline选项中看到线框图，可以看到刚才画的八条线段。如下图：在main menu上选取下图上方的选项，弹出以下对话框：按照标记处选择，单击ok。（确定网格的属性为 弹簧 ）在主菜单处选择：选择lines，弹出以下对话框：在线框视图下选择刚才选定的八条线段，并点击ok，完成对八根线段的网格划分。（此时网格属性为 弹簧 ）如下图：y向视图在主菜单选取以下选项，并弹出下图对话框，点击add。点击add之后弹出以下对话框：选中combin

8、14,单击ok。在出现的对话框中输入combin14的刚度。弹簧的网格划分以及属性输入完成。确定分析类型：分析类型设为模态分析。点击如下菜单，弹出下面的new analysis对话框，做出选择。然后点击如下菜单：分析方法建议使用block lanczos，模态数量是要提取的模态数，根据需要选择。此处设为10，下面的模态扩展选项也设为10，扩展的模态在后处理中能看到。点击ok，弹出对话框，按照缺省设置即可，点击ok。加载与求解（1）在模态分析中，唯一有效的“载荷”是位移约束。施加约束为了限制主轴x方向的移动，在截面m2上与弹簧相连接的4个主轴上的节点（内圈的4个点）加上ux约束。在弹簧另一端（外圈四个点）为完全固接，即加上all dof约束。方法如下：将视图切换为线框模式（菜单栏 plotlines），并在菜单处选择：弹出上图右侧窗口，用鼠标点选轴上的八个节点（软件会自动捕捉鼠标附近的节点）。点击ok后弹出选择施加约束的窗口，鼠标点选ux约束，并点击ok：用同样方法选取轴外围八个点，将约束设为all dof。最终如下：加载与求解（2）模态、约束设置完毕，即可进行求解。选取主菜单如下，点击current ls求解完毕，查看结果：第一步，列出固有频率。选取主菜单选项，即出现下图所示，列出模态110的相关数据：显示模型形状：要查看某阶模态的变形，首先读入