CAE实验答案--装载机摆动臂..doc

吉林大学学生实验报告 课程名称：CAD/CAE/CAM2 学院 机械学院 班级 实验日期 备注 学号 姓名 实验成绩 授课老师 题目名称：装载机动臂应力分析 问题描述与解析解 装载机无偏载工作时动臂承受一定外载荷和来自车架的约束。动臂结构示意图见图。 图 动臂几何模型 在建立模型时，油缸假设为柔性弹簧，A铰点作为动臂的支点，允许动臂绕通过A铰点的轴转动，B铰点是动臂油缸支点。C铰点和D铰点是外载荷的作用点。本实例分析的工况是正铲无偏载，载荷、结构同时对称，取出模型的进行有限元求解。 .CATPart文件，在该文件中的几何模型中已经加好了材料（钢）。 进入创成式零件有限元分析模块，如图1。之后点击“确定”，如图2。 图1 图2 在零件的有限元模块中选择工具条中的按钮，按照如图3所示的方式选择动臂上面的一个铰空的内表面，点击“确定”，即可完成悬臂铰接空虚拟零件的施加。同样的顺序对另外一个与其对称的孔施加虚拟零件。 图3 选择工具条中的按钮，并选择动臂上刚刚施加的虚拟零件，除restrain Rotation 1不选外其与五个都选，表示除绕X轴的转动外，其余的五个自由度都限制。如图4、 图4 同理可对对称的另外一个孔施加同样的约束。 铰点处定义弹簧虚件并在弹簧的支点处施加约束 单击的按钮，在弹出的对话框中supports中选择铰接孔的内面，在Handler中从历史树中选择点1，在Axis syetem中选择User，并在Current Axis中选择孔上的坐标系为当前坐标系， 最后在，Translation Stiffness 1 中输入2000000N/m的弹簧刚度。如图5、6 图5 图6 图7 同理可对对称的另外一个孔施加同样的约束。如图7 单击中的，对弹簧的另一端支撑施加圆锥铰约束。 在Support中选择刚建立的弹簧虚件，在Released Direction 项中X轴输入1，表示只允许绕X轴转动，单击OK。 如图8 在C点创建刚性约束并施加载荷 单击，选取C孔的连个内表面为Supports，其余为默认值，则在C点建立了刚性约束。单击，以刚在C点建立的刚性约束为Supports，Y，Z域中分别输入-2000N，单击OK，则在C点载荷施加完毕。如图9、10 图9 图10 同理，在D点左侧和右侧施加于C点同样大小和方向的力。 选择工具条中的按钮，在弹出的对话框中分别点击“确定”、YES，即可自动完成计算，如图11。 如图9 选择工具条中按钮查看受力后的变形形状。 注意：此时选则工具条中按钮，才能看到变形后的网格，如图12。 图12 选择工具条中的按钮查看第四强度的等效应力，如图13。 注意：此时选择工具条中的按钮（即用“物料”方式显示的模式），才能看到如图12所示的应力云图。设置的显示效果的方法是：单击“查看－渲染方式－定制视图”，如图12a，在弹出的菜单中仅选择“加阴影”和“物料”两个选项，如图12b、 图12a 图12b 从应力云图很不光滑，而实际的应力云图应该是连续光滑的，这说明计算精度很差，需要加密网格，重新计算。 图13 当显示应力时，可以用工具条中的按钮显示动画。 选择工具条中的按钮查看位移（挠度）。 缺省状态时挠度是向量箭头表示的，这样的显示不太清晰。在挠度图上双击鼠标左键，如图13a。弹出如图13b的对话框，在对话框中选择AVERAGE-ISO，即可得到如图14的挠度显示。 图14a 图14b 图15 从图15中可知位移梯度较大，所以应该加密网格重新计算，得到高精度的分析结果。 在特征树的finite element model.1——nodes and elements 下的 上双击，如图15。弹出如图16的对话框，在size中输入3mm的单元边长，并选择parabolic（抛物线型的单元类型），点击确定。 图15 图16 选择工具条中的按钮，在弹出的对话框中分别点击“确定”、YES，即可自动完成计算，如图17。 如图17 选择工具条中按钮查看受力后的变形形状。 注意：此时选则工具条中按