ANSYS报告 支座零件建模及结构静力模拟分析

1、材料成形过程数值模拟题目：支座零件建模及结构静力模拟分析报告 、问题描述上图为需要建立的模型的3D示意图，底座为36X70的矩形，四个角均为半径为7的倒角，同时底座上还有四个半径为4的通孔，底座上的主体是一个空心圆柱体，圆柱体高为44，内径为10外径为17，有一个凸台，凸台上有一个半径为6的通孔，同时在空心圆柱体两侧还有肋板。使用材料为Q235钢材，弹性模量为206000Mpa，泊松比0.3，密度为7840kg/M3,屈服强度为235Mpa。固定底面不动，从上平面施加向下的50Mpa的载荷。二、问题分析选用自顶向下建模的方式。先做一个矩形块为底板，然后对底板的四个角进行倒角，然后在底板上建立四

2、个圆柱体，用底板减去圆柱通孔。建立中心的大圆柱体，然后再建立一个半径为10的小圆柱体，用底板加上大圆柱体减去半径小的圆柱体形成空心圆柱体。然后建立肋板，并减去空心圆柱体中心的部分肋板，修整肋板。建立凸台，变换坐标系，建立一个圆柱体在凸台上，然后减去这个圆柱体达到打孔的目的，最后将全部模型进行合并操作。建模完成后划分有限单元格并设置单元尺寸，输入钢材的参数，确定约束条件，在模型上方施加50Mpa的载荷，通过软件对受力情况进行分析模拟并保存示意图。三、模拟计算过程自上向下建模：定义工作文件名和工作标题1）定义工作文件名：FileIChangJobname，输入文件名称，OK。2）定义工作工作标题：

3、FileIChangeTitle，输入工作标题,OK。3）重新显示：Plot|Replot显示工作平面1）显示工作平面：WorkPlaneIDisplayWorkingPlane2）关闭三角坐标符号：PlotCtrlsIWindowcontrolsIWindowOptionsILocationoftriadINotshown3）显示工作平面移动和旋转工具栏：WorkPlaneIOffsetWPbyIncrements把角度degrees调整到90，然后通过旋转X,Y,Z轴来建立，X轴在前，Y轴在右，Z轴在上的右手坐标系。生成支座底板1）生成矩形块：Preprocessor|Modeling|C

4、reate|Volumes|Block|ByDimensions，然后分别输入0，36；0，70；0，10。支座底板倒角操作1）面倒角：PreprocessorIModelingICreateIAreasIAreaFille,然后用鼠标选择两个相交的平面,回车确定，在曲面半径输入7,回车，重复四次。ANSYS1呻AREAS201605222）体用倒角面分开：Preprocessor丨Modeling丨Operate丨Booleans丨Divide丨Volumesbyarea先选中整个矩形块，回车确认，在依次选中四个倒角面，确认。5.支座底板打孔操作3）体删除操作：Preprocessor丨Mo

5、deling|Delete丨VolumeandBelow，依次选中四个角，确认，删除支座底板的4个角。1）生成第1个圆柱体：PreprocessorIModelingICreateIVolumesICylinderISolidCylinder输入WPX=7,WPY=7，半径4,高度20,OK。2）生成第2个圆柱体：PreprocessorIModelingICreateIVolumesICylinderISolidCylinder输入WPX=29,WPY=7，半径4,高度20,OK。3）生成第3个圆柱体：PreprocessorIModelingICreateIVolumesICylinder

6、ISolidCylinder输入WPX=29,WPY=63,半径4,高度20,OK。4）生成第4个圆柱体：PreprocessorIModelingICreateIVolumesICylinderISolidCylinder输入WPX=7,WPY=63,半径4,高度20,OK。5）体相减操作：PreprocessorIModelingIOperateIBooleansISubtractIVolumes，先选择被减的生成中间的圆柱体1）生成第1个圆柱体：PreprocessorIModelingICreateIVolumesICylinderISolidCylinder输入WPX=18,WPY=

7、35,半径17,高度44,OK。2）生成第2个圆柱体：PreprocessorIModelingICreateIVolumesICylinderISolidCylinder输入WPX=18,WPY=35,半径10,高度60,OK。3）体相减操作：PreprocessorIModelingIOperateIBooleansISubtractIVolumes，先选中被减的支座底板和半径为17的圆柱体，OK。再选择要减去半径为10的圆柱体，OK。生成肋板1）生成矩形块：PreprocessorIModelingICreateIVolumesIBlockIByDimensions，然后分别输入14.5

8、,21.5；0,70；10,39。2）筋板用半径为17的圆柱面分开：PreprocessorIModelingIOperateIBooleansIDivideIVolumesbyarea,先选择矩形块，OK。再选择大圆柱的外表面，OK。3）体删除操作：PreprocessorIModelingIDeleteIVolumeandBelow,选择半径为17的圆柱面所包围的那部分筋板，OK。8.修整肋板1）由关键点生成面：PreprocessorIModelingICreateIAreasIArbitraryIThroughKPs,选择确定平面的四个点，OK。2）用面分解体：Preprocessor

9、IModelingIOperateIBooleansIDivideIVolumesbyarea先选择两边的肋板，OK。再选在分开他们的两个面，OK。3）删除体操作：PreprocessorIModelingIDeleteIVolumeandBelow，选中要删除的两块体积，OK。生成凸台1）生成矩形块：PreprocessorIModelingICreateIVolumesIBlockIByDimensions，然后分别输入18，40；24，46；0，38。2）凸台用半径为17的圆柱面分开：PreprocessorIModelingIOperateIBooleansIDivideIVolume

10、sbyarea，先选择要被分开的矩形块，OK。再选择大圆柱外表面，OK。3）删除体操作：PreprocessorIModelingIDeleteIVolumeandBelow，选择要删除的部分，OK。VOLUMESTYPENUMANSYSR19.2VOLUMESMAY12201915:36:26TYPENUMAIMSYSMAY12201915:37:352016052220160522在凸台上建立空心圆柱1）平移工作平面：WorkPlaneIOffsetWPbyIncrements在上部的框中输入40,35,26。2）旋转ZX工作平面：WorkPlane|OffsetWPbyIncrement

11、s在下部的框中输入0,0,-90。3）生成空心圆柱体：Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Cylinder|solidCylinder输入WPX=0,WPY=0,半径6,高度22,OK。20160522201605225）合并所有体积：Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Add|6）关闭工作平面：Workplane|DisplayWorkingPlane。7）保存实体模型数据。ANSYSFJ19.2VOLUMESVOLUMESTYPENUMMAY12201916:06:05TYPENUMMAY1220194）体相减

12、操作：Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Subtract|Volumes,先选中凸台+空心圆柱，OK。在选中要减去的半径为6的圆柱体，OK。划分有限元网格1）选择单元类型：Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete单击“Add”按钮，弹出“单元类型库”对话框，选择“Solid”中的“Brick8node185”选项，单击OK、CLOSE。2）设置单元尺寸命令：Preprocessor|Meshing|SizeCtrls|ManualSize|Globe|Sizesize输入T,单击OK3）生成有限元网格Prepr

13、ocessor|Meshing|Mesh|Volumes|Free在弹出的拾取框中，单击PICKALL4）保存有限元模型数据1ELEMENTSANSYSR19*2MAY12201916:59:0320160522输入数据PreprocessorMaterialPropsIMaterialModels，点击StructurallLinearlElasticlIsotropic,输入弹性模量2.06e5和泊松比0.3，OK。PreprocessorlMaterialPropslMaterialModels，点击StructurallNonlinearlInelasticlRateIndepende

14、nt|IsotropicHardeningPlastidMisesPlasticity|BIlinear。输入235和0,OK。PreprocessorMaterialPropsIMaterialModels,点击StructurallDensity，输入密度7.84e-6,OK。4)13.建立约束面PreprocessorlLoadslAnalysisTypelNewAnalysi,选择Static。PreprocessorlLoadslDefineLoadslApplylStructurallDisplacementlOnAreas,选中下底面和四个钻孔。14.建立压力面Preproces

15、sor|Loads|DefineLoads|ApplyStructural|Pressure|OnAreas，选择大圆柱上平面，OK。tileSelt(.istflo,PIo0BlsfortPlvPieer?lfroIfoTtrlsHelpR色旦鱼昼鱼丄5*攔SMtjalttaaRout|pctkwh|KoalCanntintnSectienstuabrrinitCrlsKlr_hlyoMhY14201922:1?:4ANSYSR19.215.结果图Solution|Solve|CurrentLS，OK。EHtSlxUsclotMoCtUFs5*mI|r*lcjBitPmtvrv四、模拟结果分

16、析1.X轴位移：1NODALSOLUTIONANSY5R19.2STEP=1SUB=1TIME=1UX(AVG)RSYS=0DMX=.011391SMN=-.00195SMX=.001948MAY14201922:58:31-.00195-.001083-.217E-03.649E-03.001515-.001516-.650E-03.216E-03.001082.00194820160522模型关于凸台的竖直中分线在大圆柱左右两边产生对称的位移，方向对于模型相反，但大小不大不做深入考虑。底板平移几乎为零。ANSYS2.Y轴位移：1NODALSOLUTIONSTEP=1SUB=1TIME=1U

17、Y(AVG)RSYS=0DMX=.011391SMN=-.010239SMX=.234E-04MAY142019.234E-04-.010239-.007958-.005678-.003397-.001117-.009099-.006818-.004538-.002257201605223.Z轴位移：ANSYSR19.2NODALSOLUTIONSTEP=1SUB=1TIME=1UZ(AVG)RSYS=0DMX=.011391SMN=-.004992SMX=.001488MAY14201922:59:11-.672E-03.482E-04.768E-03.001488-.004992-.003

18、552-.004272-.002112-.002832-.001392201605224.等效位移：1023:04:5220160522.002531.005063.007594.010125.001266.003797.006328.00886.011391NODALSOLUTIONMAY142019STEP=1SUB=1TIME=1USUM(AVG)RSYS=0DMX=.011391SMX=.011391模型关于凸台的竖直中分线在大圆柱左右两边产生对称的位移，方向对于模型相反，但大小不大，不做深入考虑。底板平移几乎为零。Y轴应力：ANSYS1NODALSOLUTIONMAY142019ST

19、EP=1SUB=1TIME=1SY(AVG)RSYS=0DMX=.011391SMN=-107.811SMX=10.28110.281-107.811-81.5685-55.3258-29.0831-2.84039-94.6899-68.4472-42.2045-15.961720160522由图中可见，模型接缝处和小圆柱型通孔处，受较大Y轴应力，出现了应力集中的现象，可考虑加固处理或使用高强度材料。其它地方受力较为平均。6.等效应力：02U1605221NODALSOLUTIONMAY14201923:05:42ANSYSR19.2STEP=1SUB=1TIME=1SEQV(AVG)DMX=

20、.011391SMX=99.837422.186144.372266.558288.744311.09333.279155.465277.651399.8374235由图中可见，最大等效应力为99.837vInk=156.67（安全系数取1.5）,所以零件n1.5属于弹性状态，可安全使用。但零件接缝处和小圆柱型通孔处，受等效应力较大，出现了应力集中的现象并呈左右对称，可考虑加固处理或使用高强度材料。其它地方受力较为平均。7.X轴应变：1MN23:05:5520160522-.860E-04.155E-04.117E-03.137E-03-.353E-04.662E-04.168E-03ANSY

21、SR19.2NODALSOLUTION-.187E-03.218E-03.269E-03STEP=1SUB=1TIME=1EPELX(AVG)RSYS=0MAY142019DMX=.011391SMN=-.187E-03SMX=.269E-03Y轴应变：1NODALSOLUTIONANSYSU19.2STEP=1SUB=1TIME=1EPELY(AVG)RSYS=0DMX=.011391SMN=-.472E-03SMX=.393E-04MAY14201923:06:13-.472E-03-.359E-03-.245E-03-.131E-03-.175E-04-.416E-03-.302E-03-.188E-03-.744E-04.393E-049.Z轴应变：1NODALSOLUTIONANSYSR19.2STEP=1SUB=1TIME=1EPELZ(