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有限元法分析与建模
课程设计报告
学 院 :机械与电子工程学院
专 业 :机械设计制造及其自动化
指导教师 :刘建树、王洪新、林华、
周小超、张昌春
学 生 :葛睿
学 号 :2012011309
摘要
本文用ANSYS建立轴承座的三维模型,并运用ANSYS强大的有限元分析和优化功能来实现轴承座的分析。ANSYS 是一款极其强大的有限元分析软件。通过数据接口,ANSYS 可以方便的实现从CAD 软件中导入实体模型。因此,将Pro/E 强大的建模功能与ANSYS 优越的有限元分析功能结合在一起可以极大地满足设计者在设计过程中对建模与分析的需求。
关键词:轴承座,有限元,ANSYS
目录
TOC \o 1-3 \h \z \u 第一章 引言 2
1.1有限元法及其基本思想 2
1.2 问题描述 2
第二章 轴承座有限元分析的准备工作 3
2.1建模过程及思路 3
2.2设置单元类型 3
2.3定义材料属性 4
2.4轴承座三维实体建模 4
2.4.1创建基座模型 4
2.4.2创建轴瓦支架的下部 14
2.4.3创建轴瓦支架的上部 15
2.4.4创建 23
2.4.5构建轴承座整体 31
2.5创建网格 32
第三章 有限元模型的前处理和求解 34
3.1定义分析类型 34
3.2约束4个安装孔 34
3.3约束基座底部Y向位移 35
3.4在轴承孔圆周上施加推力载荷 37
3.5在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷 38
3.6求解 40
第四章 有限元模型的后处理和结果分析 41
4.1绘制轴承座的变形形状 41
4.2绘制轴承座位移分布等值线图 43
4.3查看轴承座各节点位移 44
4.4绘制轴承座应力分布等值线图 45
4.5查看轴承座节点最大应力 46
总 结 48
参考文献 48
第一章 引言
1.1有限元法及其基本思想
有限元方法就是把一个原来是连续的物体剖分成有限的单元,且它们相互连接在有限的节点上,承受等效的节点载荷,并根据平衡条件在进行分析,然后根据变形协调条件把这些单元重新组合起来,成为一个组合体,在综合求解。由于单元的个数有限,节点的个数也有限,所以这种方法称为有限元法。
有限元法解决问题是物理模型的近似,而数学上不做近似处理。其概念清晰,通用性与灵活性兼备,能灵活妥善处理各种复杂问题。
1.2 问题描述
如图所示,为一个轴承座。弹性模量为30*106,泊松比0.37.轴承孔圆周上受到1200MPa恒定的推力载荷,在轴承孔的下半部分受到4500MPa的径向压力载荷的情况。
图1-1
第二章 轴承座有限元分析的准备工作
2.1建模过程及思路
分析制定方案
材料性质:弹性模量E=3?106Pa,泊松比v=0.37。
边界条件:轴承座底部受约束(UY=0),底座四个安装孔对称位移约束。
单元:solid187。
荷载:图1-1中沉孔径向内柱面承受外推压力为Pa和轴承孔柱面下部分承受向下压力Ps。
2.2设置单元类型
定义单元类型1为10节点的SOLID187。
选择Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete。
单击Add按钮。
选择Structural Solid,并在相应的列表中选择10Node187,单击OK按钮,单击Close按钮,如图2-1所示。
图2-1
2.3定义材料属性
选择Main MenuPreprocessor Material PropsMaterial Model。
在材料属性窗口中分别点击Structure、Linear、Elastic。
在EX文本框中输入30e6,在PEXY文本框中输入0.37,如图2-2所示,单击OK按钮。
图2-2
2.4轴承座三维实体建模
2.4.1创建基座模型
创建实体块。
选择Main MenuPreprocessorModelingCreateVolumesBlockBy Dimensions。
弹出Create Block by Dimensions 对话框。
输入X1=0,X2=6,Y1=0,Y2=1,Z1=0,Z2=3,如图2-3所示,单击OK按钮。
图2-3
图2-4
平移并旋转工作平面。
选择Utility MenuWork PlaneOffset WP by Increments命令,如图2-5所示。
单击Apply按钮。
在X,Y,Z,Offsets处输入0.75,0,0.75;在XY,YZ,ZX,Angles处输入0,-90,0,如图2-6所示,单击OK
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