轮子的受力分析

1、教程9：轮子的受力分析问题阐述下面所示为轮子的2D平面图，其中列出了该轮的基本尺寸（单位为 毫米）。现要分析该轮仅承受绕Y轴旋转角速度的作用下，轮的受力及变 形情况。所给条件已知角速度为525rad/s，材料的弹性模量为200GPa，泊松比为0.3， 密度为7.5g/mm3。根据该轮的对称性，在分析时只要分析其中的一部分即 可，即取模型的十六分之一。交互式的求解过程定义单元类型和材料特性定义单元类型Main Menu： PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete按下Element Type窗口内的Add按钮。在单元类型库中，选择左侧列表中的SOLID单元家族

2、，及 右侧列表中Brick 8node 45类型。按下Apply按钮完成选择。在单元类型库中，选择左侧列表中的SOLID单元家族，及 右侧列表中Brick 20node 95类型。按下OK按钮完成选择。按下Close按钮关闭Element Type窗口。1.2定义材料特性Main Menu： PreprocessorMaterial Propsf Material Models0在材料定义窗口内选择：Structural f Linear f Elastic f Isotropic o在EX后的文本框内输入数值2e5作为弹性模量。在PRXY 后的文本框内输入数值0.3作为泊松比。按下OK按钮完

3、成定义。在材料定义窗口内选择：StructuralfDensity，在出现的对话 框中输入DENS=7.5e-9作为密度。按下OK按钮完成定义。建立2D模型生成矩形面Main Menu : Preprocessor f Modeling f Create f Areas f Rectangle*By Dimension。 在出现的对话框中分别输入：X1=25.4，X2=38.1，Y1=0，Y2=127。按下该窗口内的Apply按钮。再次输入：X1=82.55，X2=95.25，Y1=12.7，Y2=95.25。按下该窗口内的Apply按钮。再次输入：X1=25.4，X2=95.25，Y1=38

4、.1，Y2=57.15。按下OK按钮。面叠分操作Main Menu： PreprocessorfModelingf OperateBooleans -OverlapArea。在出现的拾取框中，单击Pick All。显示线Utility Menu： PlotCtrlsNumbering0在出现的对话框中，设置Line Number为On。按下OK按钮。Utility Menu： PlotLineo倒角Main Menu： PreprocessorModeling-CreateLine-Line Fillet在出现拾取框后，拾取线号L16, L28”。按下Apply按钮。在出现的对话框中，输入RA

5、D=6.35。按下Apply按钮。又分别拾取线号 L14, L27”、“L28, L23”和 “L27, L19”， 重复上述操作，最后按下OK按钮。Utility Menu：PlotLine。生成一个由倒角线围成的面1. Main Menu：PreprocessorModeling-CreateAreas-Arbitraryf By Lines o在出现拾取框后，拾取线号L4, L6, L2”。按下Apply按钮。在出现拾取框后，拾取线号L9, L8, L11”。按下Apply按钮。在出现拾取框后，拾取线号L32, L33, L34”。按下Apply按钮。在出现拾取框后，拾取线号L29, L

6、30, L31”。按下OK按钮。2.62.7生成弧线的中心点2.62.7Main Menu： PreprocessorModeling-Createf Keypointsf In Active CSo在出现的对话框中，输入X=88.9，件18.923。按下Apply按钮。在出现的对话框中，输入X=88.9，Y=89.027。按下OK按钮。生成圆弧线Utility Menu： PlotCtrlsfNumbering。在出现的对话框中，设 置 KP Keyopt Number 为 On。Main Menu： PreprocessorModeling-Createf Line。Arcsf By En

7、d KPs & Rad。在出现拾取框后，拾取关键点“5, 6”。按下Apply按钮。再拾取圆弧线的中心点，即拾取关键点25。或者在输入框中Hin, Hax, Inc1输入线号25 o按下Apply按钮。在出现的对话框中，输入RAD=8.89。按下Apply按钮。又依次拾取关键点“7, 8”和圆弧线的中心点即关键点26o 也可在输入框中直接输入26 o10.最后按下OK按钮。生成由圆弧线围成的面Main Menu： PreprocessorModeling-Createf Areas-Arbitray f By Line。在出现拾取框后，拾取线号“L7，L36”。按下Apply按钮。又拾取线号L

8、5，L35”。按下OK按钮。面相加Main Menu： Preprocessorf Modeling-Operatef Booleans-Add f Area。在出现的拾取框中，单击Pick All。线相加Main Menu：PreprocessorfModeling-OperatefBooleans-Add fLine。在出现拾取框后，拾取线号L17，L12，L13”。按下Apply按钮。在弹出的对话框，接受缺省设置。按下Apply按钮。又依次拾取线号L22，L10，L20”。按下OK按钮。2.11压缩编号操作Main Menu : Preprocessor f Numbering Ctrl

9、s f Compress Numbers。在出现的下拉菜单中选择All。按下OK按钮。通过拖拉生成3D模型3.1生成轴线的关键点Main Menu： Preprocessorf Modeling-CreatefKeypointsf In Active CS。在出现的对话框中，输入X=0，Y=0。按下Apply按钮。在出现的对话框中，输入X=0, Y=127。按下OK按钮。2D拖拉生成3D模型Main Menu: Preprocessor*Operate-Extrudef AreasAbout Axiso在出现的拾取框中，单击Pick Allo又拾取轴线的关键点“19, 20”。按下OK按钮。在

10、弹出的对话框中，输入ARC=22,5, NSEG=1 （即生成的实 体由一块体积组成）。按下OK按钮。关闭线号显示Utility Menu： PlotCtrls*Numberingo在出现的对话框中，设置Line Number为Offo按下OK按钮。改变视图方向Utility Menu： PlotCtrls*Pan, Zoon, Rotateo在出现的工具条上，单击ISOo生成一个圆柱孔4,1移动和旋转工作平面Utility Menu： WorkPlane*Display Working Plane。Utility Menu： WorkPlane*Offset WP to*XYZ Locati

11、ons在命令输入行中输入“60,325，38,1”，并按Enter键确定。按下OK按钮。Utility Menu： WorkPlane*Offset WP by Increments。 在出现的工具条中，在“XY，YZ，ZX Angles”下面输入栏 中输入“0，-90”。按下OK按钮。4,2生成一个圆柱体1, Main Menu： Preprocessor*Create-Volumes*Cylinder*Solid Cylinder。在出现的对话框中，输入Radius=11.43, Depth=19.05。按下OK按钮。4.3体相减Main Menu： PreprocessorfOperat

12、e-Booleansf Subtract f Volumes在出现拾取框之后，拾取体积1。按下OK按钮。再拾取体积2，即圆柱体。按下OK按钮。生成网格5.1用工作平面切分体Utility Menu： WorkPlanef Offset WP tcf Keypoints。在出现拾取框后，拾取关键点9。或者在输入框中输入9。按下OK按钮。Main Menu： Preprocessorf Operate-Booleansf Dividef Volu by WorkPlane。在出现的拾取框中，单击Pick All。Utility Menu： WorkPlanef Offset WP tcf Keyp

13、oints。在出现拾取框后，拾取关键点11。按下OK按钮。Main Menu：PreprocessorfOperate-BooleansfDividefVolu by WorkPlane。在出现拾取框后，拾取体积4。或是在输入框中输入4。按下OK按钮。UUtility Menu： WorkPlanef Display Working Plane。5.2采用映射网格生成单元Main Menu： Preprocessorf Meshing-MeshTool。在出现的MeshTool工具条上单击Global上的Set。在出现的对话框中，输入Siz=6.35。按下OK按钮。在MeshTool工具条上S

14、hape下选择Hex和Mapped。按下Mesh按钮。在出现拾取框后，拾取体积1,2,3和5。或是在输入框中输入1,2,3,5。8,按下OK按钮。5.3改变单元类型在 MeshTool 工具条上单击 Element Attribute 下的 Set。在出现的对话框中，选择Element Type Number为SOLID95。按下OK按钮。5.4采用自由网格划分单元在MeshTool工具条上单击Global上的Set。在出现的对话框中，输入Siz=6.35。按下OK按钮。在MeshTool工具条上Shape下选择Tet和Free。按下Mesh按钮。在出现拾取框后，拾取体积6。按下OK按钮。施加

15、载荷并求解6,1在面上施加对称约束Utility Menu： PlotCtrlsfNumbering。在出现的对话框中，设 置 KP Keyopt Number 为 off .设置 AREA Area numbers 设 置为On。Main Menu： PreprocessorLoadsDefine Loadsf Apply - StructuralDisplacement f Symmetry B.Cf On Areas。在出现拾取框后，拾取面20，39，2，40，26，1.按下Apply按钮。又拾取面 6，22，10，34，41。6,按下OK按钮。6.2在节点上施加UY=0的约束Main

16、Menu： PreprocessorLoadsDefine Loads。Apply DisplacementOn Keypoints 0在出现拾取框后，拾取关键点1o按下OK按钮。在出现的对话框中，Item to be constrained后选择UY。按下OK按钮。6.3施加旋转角速度Main Menu：PreprocessorDefine LoadsApplyInertia Angular VelocGlobal o在出现的对话框中，输入OMEGY=525。按下OK按钮。6.4选择PCG迭代求解器1. Main Menu： SolutionAnalysis Type-SoFn Contro

17、lo在出现的对话框中，在SolOptions选项卡下Equation Solvers 下面选择 Pre-condition CG。E quat i utl S olver eFedgram chueen solver1- Sp：=ii_ee directf* Fr e_C ondi t i un CG按下OK按钮。6.5开始求解运算Main Menu： SolutionSolve-Current LS。在出现的信息提示框和对话框，浏览完信息后，输单击File Close，单击对话框上的OK。开始求解运算，当出现“Solution is done”的信息提示框后， 单击Close，求解运算结束。

18、浏览求解结果7.1浏览Von Mises应力1.2.3.7.1浏览Von Mises应力1.2.3.Main Menu： General PostprocPlot Results-Contour plot Nodal Solu。在出现对话框中，在Item to be contoured后面的左栏中选择 Stress，在其右栏中选择 Von Mises stress 0按下OK按钮。NODAL SOLUTIuN5TEP=1SUE =1TIME=13EQU (AUG)7.2绘等效位移图Main Menu： General PostprocPlot Results-Contour plotNodal Solu。选择 DOF Solution选中 Displacement vector sum 在第一 个下拉列表中选择第3项Deformed shape with undeformed7.3浏览沿Z轴扩展结果Utility Menu： WorkPlaneOffset WP toGlobal Origin0Utility Menu： WorkPlaneLocal Coordinate SystemsCreat Local CSAt WP Orign。在弹出的对话框中，输入 KCN=11，在 Type of coordinate system后面的下拉式菜单选择C