基于ANSYS的基座皮帶輪的受力分析.doc

基于ANSYS的基座皮帶輪的受力分析摘 要：對(duì)ANSYS軟件做了簡要介紹，利用Solidworks建立基座皮帶輪三維建模，然后根據(jù)實(shí)際工作狀況，用ANSYS Workbench對(duì)基座皮帶輪進(jìn)行有限元分析，從而確定皮帶輪在受力時(shí)變形量、應(yīng)力和應(yīng)變的變化情況，進(jìn)而為實(shí)際工作提出有效指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：基座皮帶輪；Solidworks；ANSYS Workbench；受力分析Analysis of Internal Flow Field of Liquid Shunt Based on FluentAbstract: The Fluent analytic software for fluid is simply introduced, and the simulation of the internal flow field for simple liquid shunt. The pressure, velocity and pathlines are technologically analyzed too, and by changing the shut structure on multiple factors analysis and comparison, then got the best working status of the flow field. Key words: shunt；Solidworks；ANSYS Workbench；force analysis1 引言ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS開發(fā)，它能與多數(shù)CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí)CAE工具之一。皮帶輪在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用廣泛，本文對(duì)基座上皮帶輪的受力做了簡要的分析。 2 基座皮帶輪的三維模型根據(jù)實(shí)際尺寸和計(jì)算的需要，利用Solidworks對(duì)基座皮帶輪進(jìn)行三維建模，模型如圖1所示。 圖1 基座皮帶輪的三維模型3 在ANSYS Workbench中進(jìn)行模型分析3.1 對(duì)實(shí)體模型的分割將三維模型導(dǎo)入到ANSYSWorkbench中生成的是一個(gè)整體，而在實(shí)際生產(chǎn)過程中皮帶輪所受的力只是與皮帶接觸的一側(cè)，因此要對(duì)模型進(jìn)行分割后再分析，利用ToolsFreeze對(duì)模型進(jìn)行凍結(jié)，在Create中選擇Slice，然后選擇要切割的面對(duì)實(shí)體進(jìn)行切割，結(jié)果如圖2所示。圖2 在ANSYS Workbench中進(jìn)行實(shí)體切割3.2 網(wǎng)格的劃分將已建好的三維模型導(dǎo)入到ANSYS Workbench中進(jìn)行靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，皮帶輪的材料設(shè)置為鑄鐵，同時(shí)基座的材料設(shè)置為灰口鑄鐵，利用Hex-Dominant和Body Sizing形式進(jìn)行劃分，該結(jié)構(gòu)用15mm大小進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，如圖3所示。 圖3 在ANSYS Workbench中進(jìn)行網(wǎng)格化分3.3 施加約束和載荷 在ANSYS Workbench中利用supports displacement對(duì)基座的底面施加約束，使其固定在機(jī)床上，然后利用Loads Pressure對(duì)皮帶輪的一側(cè)施加大小為700M的載荷。如圖4所示 圖4 施加的約束和載荷3.4分析計(jì)算在施加約束后對(duì)模型進(jìn)行分析計(jì)算，利用Deformation Total求解總體變形，利用Strain Equivalent（von-Mises）求解應(yīng)變。所得結(jié)果如圖5。圖5 Workbench中皮帶輪的變形云圖4 結(jié)果分析 根據(jù)基座皮帶輪的變形云圖可以看出，皮帶輪的最大變形發(fā)生在其左側(cè)，變形量為0.5348mm，雖然變形的數(shù)值并不大，但在實(shí)際生產(chǎn)中由于皮帶輪上的力是連續(xù)不斷的，所以皮帶輪在反復(fù)的沖擊下其變形量將會(huì)不斷的累積，其產(chǎn)生的影響是不可忽略的。從應(yīng)變?cè)茍D和應(yīng)力云圖可以看出，在皮帶輪的V型槽處，鍵與皮帶輪的連接處所產(chǎn)生的應(yīng)變和應(yīng)力最大。皮帶輪在基座上的位置不同，最后分析得到的結(jié)果也不同，因此在實(shí)際生產(chǎn)中通過不斷的改變帶輪的位置和基座的構(gòu)造可以使分析結(jié)果最佳，這對(duì)于提高工作效率，安全生產(chǎn)有很大的幫助。5 結(jié)語利用ANSYS Workbench對(duì)基座皮帶輪進(jìn)行了分析，并對(duì)分析結(jié)果做了簡要說明。其結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)中基座皮帶輪的工作原理吻合，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有重要的參考意義。從建模和分析過程中可以看出，建立正確的分析模型、設(shè)置模型參數(shù)并分析結(jié)果是計(jì)算中的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)所得結(jié)果，通過改變皮帶輪結(jié)構(gòu)和安放的位置可以使皮帶輪的工作效率大大提高，應(yīng)在以后的設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用。參考文獻(xiàn):1凌桂龍，丁金濱，溫正.ANSYS Workbench 13.0從入門到精通(M).北京:清華大學(xué)出版社，20122李兵等編著. ANSYS Workbench 設(shè)計(jì) 傳真與優(yōu)化(M).北京:清華大學(xué)出版社，2013.33浦廣益著.ANSYS Workbench基礎(chǔ)教程與實(shí)力詳解（M）