ANSYS报告支座零件建模及结构静力模拟分析

《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23D用^图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４ﻩ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Q232０６０00Mpa,7840kg/Ｍ3,23５Ｍps。固定底面不的载荷。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10ﻩ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：1. 定义工作文件名和工作标题1）定义工作文件名：File|ChangＪob nａme输入文件名称2)ﻩ定义工作工作标题：File|Cｈａnge 3) 重新显示：Ｐlｏt | Reｐｌot2. 显示工作平面１）显示工作平面:WorkＰlane｜2）关闭三角坐标符号：PlｏtCtrlsDｉｓpｌayWorkingPｌａnｅ|Wｉndｏw coｎｔroｌs|WinｄowOptions|Locaｔｉonoftriad|Notｓｈｏwｎ3)显示工作平面移动和旋转工具栏:WｏrkPｌa ne｜Oｆfset WP by Incｒｅmｅnts,把角度reeｓ调整到然后通过旋转X，Y,Z轴来建立，Ｘ轴在前,丫轴在右,Z轴在上的右手坐标系。生成支座底板１）生成矩形块：Preｐroｃｅssor ｜Ｍodeｌｉng|Cｒｅate｜Vｏluｍes|Blocｋ｜ＢyＤimensionｓ，ＶOＬＵMES

MAYII2019１6348TYPEMJＭ个相交的平面，回车确定,在曲面半径输入rＡＲEA:

７,回车＇重复四次。幅调201 ６0520160５22支座底板倒角操作１)面倒角:Prepｒoceｓsｏr | Ｍodeling| Ｃreate｜Arｅａs｜ＡreａFｉlｌ，然后用鼠标选择两eｔ2) 体用倒角面分开：Ｐｒeproｃｅssor|Modeｌing|Operａtｅ|Boｏｌｅans |Divide|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。冲可UｓWAYII２019"TYPENUM

MAY112０１9１８DＯ：19确认,删除支座底板的4个角。ARＥAＳTYPENUＭ>01605２2ﻬ支座底板打孔操作1）生成第1个圆柱体：Ｐrｅpｒｏｃeｓsor｜Modｅling|Creaｔe|Volumes|Ｃylinder|SｏlｉdCylｉnｄｅｒ输入ＷPX=7WPY=420,OK２)生成第2个圆柱体:Pｒeprｏｃeｓsor|Modelinｇ|Creａte|Ｖoｌuｍes|Cyｌinder|ＳolidCylinder输入ＷPX＝2９WPY＝７420，OK3）生成第3个圆柱体:Prｅproｃessor｜Moｄeling｜rｅate|Volumeｓ|Cylｉndｅr|SｏlidCylindｅr输入ＷPX＝29WPY=63半径4，高度20，OK4)生成第４个圆柱体：Preprocessoｒ|Mｏdｅlinｇ|Crｅate｜Volumes|Ｃyliｎder｜ＳoliｄCyｌｉnｄer输入WPX=7WPＹ=64,20,OK５)体相减操作:Ｐreｐｒｏcesｓoｒ|Moｄｅling|Oｐerａte| Bｏoleaｎｓ｜Subtｒaｃt ｜lumes先选择被减的基体，OKVＯLUＭESTYPEＮUM MAＹ12201９

OＫVOLUMESTYPＥNUM MAY1219：:2０16０522 2０1６05226-生成中间的圆柱体1 ）生成第1个圆柱体:Prｅprocessor｜Moｄelｉng｜Cｒeate｜Voｌｕmｅs| Ｃyｌindｅr|SｏｌidCylｉｎdｅr输入WPX=18WPY=35半径17,高度4４，OK。ＣylinderWX=１8WPY=310,高度60，ＯK３)ﻩ体相减操作：Preprocｅｓsｏr |Ｍodeｌing|Ｏperａte|Boｏleaｎs|Suｂｔｒact | ｅs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10ﻩ的圆柱体,OＫﻬVOLＵMEＳ

--SYS143３5

VCLIＭＥS

＾ｒi2201&U.Ｗ272016052２ ２０1６05227.生成肋板１)生成矩形块:Prｅprocessor|Modelｉng｜Ｃｒeate| Ｖｏlumeｓ|Bｌock |By Dimenｓions,然后分别输入14.5,21.５;０, 70;10,３9。筋板用半径为17 的圆柱面分开:Ｐreprｏcessｏr |Mｏdｅling| Opｅrate |Ｂooｌeanｓ|DivｉdeIＶolumesbｙａrea ，先选择矩形块,OK再选择大圆柱的外表面，OK体删除操作:Ｐreprocessoｒ| Mｏｄeｌiｎg | Dｅlete|VolumeａｎdBeｌoｗ选择半径为17的圆柱面所包围的那部分筋板,ﻩOＫ。ＶOLUMESTYPENUM MAY１2１914：

ＶOLUMEＳTＹPENM

Miｌ"Y1214:２523２01605２２ ２０１605221)由关键点生成面:Preprｏcessｏr｜Mｏdｅlｉnｇ｜Create ｜Areaｓ| Aｒbｉtraｒｙ|选择确定平面的四个点２）用面分解体：Preｐrｏｃessor ｜Ｍodeliｎg｜Operatｅ|Bｏoleans|Diｖide｜Voluｍesbyarea,先选择两边的肋板,OＫ再选在分开他们的两个面,OK3）删除体操作：Preｐroｃesｓor|Modeｌi ng|Delete ｜VｏｌumeandＢeloｗ,选中要删除的块体积hUJMAY12201915２2:0２VＯLUMESTYPEＮﻬ

WＡY1２2019

VOLUＭESTＹPＥ1５：19:５１|Vｏlumｅsbyarea,先选择要被分开的矩形块， OK。再选择大圆柱外表面,OＫ。３) ９分

Preｐrocｅssor｜Mｏdeｌiｎg｜eleｔｅ｜VolumｅaｎｄBelow ,选择要删除的部VＯLUMEＳTＹPEＮUM

WＡY

VOLUＭESTＹPEN "Y12201９１５：37351 ）生成矢巨形块：Ｐrｅｐｒoceｓsor |Mｏdeｌing｜Creａｔe｜Volumes|Ｂloｃk| ByDimeｎsioｎｓ，然后分别输入18, ４0;24,46; 0，３8。2016０522 2０16０５２２2)凸台用半径为1 o.

1７的圆柱面分开:Prepｒocｅsｓor| Ｍodeling| Ｏperate|Bｏoleans｜Diｖide在凸台上建立空心圆柱1) 平移工作平面:ＷｏrkPlane|Ｏffset WＰｂyIncreｍents，在上部的框中输入４0, 35,2６。2)ﻩ旋转ZX工作平面：ＷｏrkPlanｅ| Ｏfｆset WPby Ｉｎcremeｎｔs,ﻩ在下部的框中输入0, -９0。３)ﻩ生成空心圆柱体:Prｅｐroｃｅｓsor|Mｏdelｉng|Creatｅ|Volｕmeｓ|Cylinder|sｏlidＣylｉnｄer输入WPX=Q WPY=0 半径6,高度22,OＫ。4）ﻩ体相减操作:Ｐrepｒocessor|Modelｉng| Opｅratｅ｜Bｏｏleans|Subｔraｃt| 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。VOＬＵMES

ＭAY１2２０

VＯＬＵMEＳ

——ANSY５1FＭY122019161０TYPENＵM

１916：

８:5９201252２5 )合并所有体积：Preprｏcessｏｒ| Modeｌing｜Operatｅ|Ｂｏoleａns |Aｄｄ｜６）关闭工作平面:Wｏrkplane |ＤisplayWｏrkiｎgPｌanｅ7)ﻩ保存实体模型数据。）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Brｉck8node 185”选项单击ＯKＣLOSE2）设置单元尺寸命令：Preｐｒocｅssoｒ|Ｍeshｉng｜ＳｉzｅCｔrls｜MａｎuａlSｉｚe|Gloｂe| ｓizｅ输入1”，单击ＯKﻩ生成有限元网格Prｅpｒocessor| Meｓhing | Ｍeｓh｜Vｏlumes|Free在弹出的拾取框中，单击ＰＩCK AＬＬ保存有限元模型数据1ELＥMＥＮ

ANSYＳＭ9.Ｉ

MAY1220191６:５9:03２0１605２2输入数据1）Preprｏcｅsｓor｜Matｅｒiａl

Proｐs|Mａteｒiaｌ Models，输入弹性模量２.06e５和泊松比0.３，OK３)Prｅprocessor； MａterｉalProps |MatｅriａｌModeｌs，点击Strucｔural|Denｓity ,输入密度7.84e-6 ,ＯK。建立约束面Pｒeprocessor ｜Loads|AnaｌｙｓisTｙｐe |NeｗAｎａ ‘选择Staticlysi,Prｅproceｓsｏr |Loads｜ＤｅfineLｏａdｓ|Appｌy：Ｓtrｕctural| Dｉspｌａcｅme nｔ|ＯnＡrｅas,卜．底面和四个钻 选中孔。u．,建立压力面师15 ．结果图Solution|Solｖe|CurrentLＳ，ＯK四、模拟结果分析1X轴位移:NODAＬN

ANSYS

M9JＳTＥＰ－1SＵＢ-１ＴＩME-1UX(AVG）RSＹＳ-0DMX-.011391SMN-.001９５SMX-.０0１948

MＡY１420１92２：5８：３120160522

１6

-.001053 －65ＯＥ０3

3

２

.00１94８大,不做深入考虑。底板平移几乎为零。２.丫轴位移：NODALSOＬUTIONSTEＰ=1SUB＝１ＴIMＥ＝1UＹ(AVＧ)ＲSYS=ODＭＸSMＮ＝-.01０23９SMＸ=.２34E-04

ｍK．jMＡY142０1922:５8：4６-.０10239

-．0０７９ －.０05６78

-.001１１7２01605223.Z

-.0090９9

58 -.０0６818 ８

9７

.234E０４1NＯＤAＬSOLUＴIONSTEP=1ＳUB=1ＴＩME=１UZ(AVＧ)RSＹS=0DMX=.01１391SＭN=-.0０4992SMX=.００148８

MＡY142０1９：：-．0０4992-．0０３5５２-.00２11２-.６7２Ｅ-03.768Ｅ-03－．00４2７２-．０－．0０1.482E04.00148２０1605２2 ８NOＤALＳOLUTIＯNＳTEP＝１SUB=1TIME=1UＳUＭRSYS=ODMＸ=.Ｏ1139１ＳMX９１

MAY14２01923:０4：52

—ANSYS0 .０025310１0125.ﻩ00７594.ﻩ00506３.ﻩ．00１2６6011391.ﻩ00８86．ﻩ0０6328．ﻩ00３７97．ﻩ2016052２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。丫轴应力：20160５22ＮＯDALＳOLUTＩOＮSTEP＝1ＳＵB=１ＴＩMＥ=１SY(AVＧ）ＲSYＳ=0DMXＳMN＝-107.811SＭX=10．２81

AＮＳV５Llｙ.2MAY１４201９由图中-10

1.５85.３2－ﻩ-．031

孔处,受较大-15.９6１7 -2.84３９轴应力,出现了应力集中的现象,可考虑加-9４．6899６8.4472-ﻩ

-42.20４５

10.28１固处理或使用高强度材料。其它地方受力较为平均。等效应力:ＮOＤALSOLＵTＩＯN

ＡNｓｒｓSTEP＝1 MAY1４20１ＳUＢ=1 9TIME＝1 : ：SEQＶ(AVＧ)DMX=．0１13９１SMＸ=99.837４.. HＭI0.. HＭI0１1．09３2２．1８6144.3722ﻩ6６.5582 88．７４43３３.27915５．４65２ﻩ ７７．65１３２0160522由图中可见，最大等效应力为99.8３７<trA—=^= 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。X轴应变:２01605221NOＤＡＬＳOLUＴIONSＴEＰ=1ＳUＢ=１TＩＭE=１ＲSＹS=０DＭX＝.0113９１SMN=－.187Ｅ-03ＳMX＝.269E－03

ＡNSＹＳ人MAＹ142０1923:05：55－.187E-03 －.860E-04 .1５5E-04 ．1１7E－038. -.13７E-０３ －.353Ｅ-04 ．662E-04

.２69Ｅ-031ＮODALSOLUTＩONSTEP=１SUB=1TIＭE=1EPＥLY(AVG)ＲSYS＝0DMX=.01１391ＳMN=・.4７2E・0３SMX=.3９3E-04

MAY14２0１９ﻫ２３:06:１3-.３５9E-０３ －．2４ -．１31Ｅ-03-.４16Ｅ- 5E-03 -.１８8E-03 -.744E－02０1６0522９Z变:1ＮOＤAＬSOＬUTIOＮSTEP=1SUＢ＝1TＩＭE=1EＰ