第七章 综合练习(总)

1、第七章 综合练习结构静力分析 结构静力分析是ANSYS结构分析之一，主要用来分析由于稳态外载荷所引起的系统或零部件的位移、应力、应变和作用力，很适合求解惯性及阻尼的时间相关作用对结构响应的影响并不显著的问题。 其中稳态载荷主要包括外部施加的力和压力、稳态的惯性力，如重力和旋转速度、施加位移、温度和热量等。（1）创建有限元模型前处理(Preprocessor)定义单元类型；定义实常数（要根据单元的几何特性来设置，有些单元没有实常数）；定义材料属性；创建或输入几何模型；划分网格；（2）施加载荷并求解求解(Solution)施加约束条件；施加载荷；设置载荷步并求解；（3）查看分析结果后处理(Gene

2、ral Postprocessor)查看分析结果；检验结果的正确性；分析过程和步骤综合练习1 圆孔应力集中分析 如图所示为一个承受两侧横向拉伸的平板，在其中心位置有一个圆孔。材料属性为弹性模量E=21011MPa，泊松比为0.3，拉伸的均布载荷q=1000MPa，平均厚度t=0.1mm。 单元类型选择：Structural ShellElastic 4 Node 63； 网格尺寸大小：0.5；平板的结构图平板的结构图qq有限元分析模型有限元分析模型关键点：解题思路的分析建模思路：主要知识点：面的布尔相减操作生成网格、施加载荷UX=0对称位移约束注：练习抓图、列表显示和动画制作等后处理操作。注：

3、练习抓图、列表显示和动画制作等后处理操作。X轴方向位移X轴方向应力拓展练习： 如图所示为一块四向承受均匀拉伸载荷的正方形大平板，在其中心有一个直径为40mm的小孔，试用有限元方法分析该板在孔边的受力情况。已知拉伸载荷q1000MP，弹性模量E21010MPa，泊松比v0.3，板厚为5mm。 单元类型选择：Structural ShellElastic 4 Node 63； 网格尺寸大小：5； qqqq承受拉伸的大平板承受拉伸的大平板有限元分析模型有限元分析模型等效位移查看：DOF Solution-Displacement vector sum等效应力查看：Stressvon Mises st

4、ress延伸练习： 将拓展练习中的四向拉伸载荷分成两个载荷步施加，第一个载荷步施加X方向上的拉伸载荷，第二个载荷步施加Y方向上的拉伸载荷。 汽车连杆的厚度为0.5m，在小头孔的内侧90度范围内承受P1000Pa的面载荷作用，利用有限元分析该连杆的受力状态。连杆的材料属性为弹性模量E=3107Pa，泊松比为0.3。 单元类型：Not SolvedMesh Facet 200 Structural SolidBrick 20node 95; 求解器：PCG求解器; 面网格尺寸大小：0.2；综合练习2 连杆受力分析关键点：解题思路的分析圆角r=0.25模型建立思路：模型建立思路：主要知识点：面的叠分

5、与填充，样条曲线方向矢量，坐标系变换；体网格拖拉网格生成主要知识点：单元类型的设置与改变，网格拖拉；约束情况：1.Y=0的平面对称位移约束；2.Z=0的平面上施加UZ=0；3.大孔内表面对称位移约束；主要知识点：利用select菜单快速选择图元；延伸练习：尝试用完整模型进行相同分析。 下图所示为轮子的2D平面图，其中列出了该轮的基本尺寸（单位均为m），中间筋板上的孔有8个，圆周均布。试分析该轮仅承受Y轴旋转角速度的作用下，轮的受力及变形情况。已知角速度为w525rad/s，材料属性为弹性模量E=31011Pa，泊松比为0.275，密度为0.00073kg/m3。 单元类型： Structura

6、l SolidBrick 8node 45 映射网格； Structural SolidBrick 20node 95 自由网格; 求解器：PCG求解器； 体网格单元尺寸：映射网格0.25,自由网格-0.2 ； 综合练习3 轮子受力分析 0.9关键点：解题思路的分析 对于诸如重力、角速度等惯性载荷，必须定义能计算出质量的参数，如密度等。 根据轮子的对称性，在分析时只要分析其中的1/8即可。 由于结构的复杂性，建议采用自由网格划分和映射网格划分相结合，不宜采用2D网格拖拉成3D网格。模型建立思路：主要知识点：面相加、相减操作；2D拖动生成3D；工作平面的旋转和平移；R=0.4网格生成主要知识点：

7、体切分操作，自由和映射网格划分，生成过渡单元类型；映射网格划分自由网格划分体切分转变单元类型载荷施加情况：1.体两侧的面上施加对称位移约束；2.Y=0的平面上施加UY=0；3.施加Y轴旋转角速度；位移等值图应力等值图主要知识点：局部坐标系建立，交替扩展操作；延伸练习：尝试用其它旋转类零件进行相同分析。 下图所示为轴承座的立体图，其中列出了轴承座的基本尺寸（单位均为m）和受力情况。试分析轴承座的受力及变形情况。已知材料属性为弹性模量E=3107Pa，泊松比为0.3。 单元类型：Structural SolidTet 10node 92； 求解器：PCG求解器； 智能网格划分：6级；综合练习4 轴

8、承座受力分析基座6311.75轴衬，R0.85镗孔，R1.0，深0.1875支架，R1.5，厚0.75腹板，厚0.15四个D0.75的孔，孔中心距最近边0.75四个安装孔对称位移约束轴承座底部约束 (UY=0)镗孔上的推力 （1000 Pa）向下作用力 (5000Pa)作用在轴衬下表面轴承座轴瓦轴关键点：解题思路的分析模型建立思路：主要知识点：工作平面的旋转和平移变换；布尔操作（复制，体相加减等）；网格生成载荷施加底面的所有外边界线 UY=0安装孔四个圆柱面对称位移约束对称面上施加对称位移约束在轴承孔圆周上施加推力载荷 在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷 位移等值图应力等值图延伸练习：尝试分别

9、用整个模型和1/2模型进行分析。 下图所示为一个截面宽度为10mm的内六角扳手，在手柄的端部施加扭转力100N，然后在相同的部位施加垂直向下的力20N，分析在这两种载荷作用下扳手的应力分布。 在问题中使用的尺寸参数如下所示: 截面宽度为10mm、截面形状为正六边形、手柄长度：20cm、杆长：7.5cm、倒角半径：1cm、弹性模量：2.071011Pa，泊松比为0.3。（单元类型：Brick 8node 45、 Quad 4node 42 ，PCG求解器）综合练习5 内六角扳手静力受力分析20cm20N7.5cmr=1cm10mm100N参数名和参数值参数名参数值说明EXX2.07E11弹性模量W_HEX0.01横截面的宽度(米)W_FLATW_HEX*TAN(30)六边形的边长L_SHANK0.075短手柄的长度L_HANDLE0.2长手柄的长度BENDRAD0.01弯角半径L_ELEM0.0075单元长度NO_D_HEX3沿截面的分段数TOL2510-6所选节点的容许公差9(0,L_HANDLE,-L_SHANK)8(0,0,-L_SHANK)7(0,0,0)模型建立位移约束施加ALL DOF表面载荷100N施加L_HANDLE-(3.0*L_ELEM)-TOL , L_HANDLE+TOLmaxyvalminyvalPressure=PTORQ=100/(W