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文档简介

1、课程设计支架的线性静力分析姓名： 汪亚勇专业： 理论与应用力学指导老师： 丁 军1：题目如图3-1 所示的支架，一端牢固地焊接在一个大型结构上，支架的圆孔中穿过一个相对较软的杆件，圆孔和杆件用螺纹连接。材料的弹性模量E = 210000MPa ，泊松比=0.3 。支架有以下两种工况，如图3-1 所示。1 轩件的一端受到沿Y 轴负方向上的集中力F =2kN ，其大小随时间变化。2 除了上述载荷之外，支架的自由端还在局部区域上受到均布的剪力Ps =36MPa 要求确定这两种工况下支架挠度随时间变化的情况，以及内圆角处的最大主应力。根据分析结果来改进设计，以减小应力集中. 最大主应力为751.3MP

2、修改后的最大主应力为616.4MP2.1有限元模型的建立及划分网格 （图1）将支架设置为弹性体，E = 210000MPa ，泊松比=0.3，单元类型为二次20节点缩减积分实体单元（C3D20R ）。考虑到支架的应力集中，将支架内圆角处细化。 2.2定义边界条件及载荷1） 载荷：圆孔通过螺纹和杆件连接，受到杆件向下的集中力2KN ，在模型中建立参考点，将其和圆孔表面添加耦合约束，模拟杆件对螺纹孔的受力情况，在支架的自由端上受到局部的剪应力36MPa ；2） 边界条件：支架的端部固定，设定六个自由度全部为零，在对称面上设定对称边界条件Z 方向的位移和X ，Y 方向的旋转。3.1支架应力分析 （图

3、2） （图3）如图2，图3所示为支架变形后的网格模型，从中可以看到随着载荷的添加，支架底部的网格发生了变化，轮廓产生了弯曲。图7所示为支架在受到载荷后的Mises 应力云图，从中可以看出应力集中处为支架的内圆角部分，且最大值达到了670.6Mpa ，可见其应力集中是相当大的；还有在螺纹孔部分的应力值明显大于其固定端和自由端的值，这是由于支架在螺纹处受到了向下的力导致的。4.1支架挠度分析 （图4）得到支架应力沿内圆分布，如图4所示5.1支架改进设计根据以上分析，支架内圆角处的应力较大，需要改进设计。本实例中的材料、边界条件、载荷等都直接定义在参数化的几何模型上. 因此在修改部件的几何尺寸时，已经定义过的大部分模型参数都不受影响，可以很容易地对设计方案进行改进。下面将修改几何模型，使支架底部的厚度增大2mm ，重新分析计算5.2 改进后的网格图 5.3 改进后的应力云图 5.4 改进后的绕度 6.1 结论 如上所述支架内圆角处的应力较大， 为了减小支架内部的应力集中和支架自 由端部的挠度，需要改进设计。 可以使用以下方法来改善内圆角处的应力状态和疲劳强度： 1 增大内圆角的半径, 改善内圆角处的表面粗糙度，以降低疲劳强度； 2 增大部件在内圆角处的

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