基于 ANSYS的軸承座分析

1、1 1 ANSYS ANSYS基礎(chǔ)基礎(chǔ) 軸承座靜力分析 1 軸承座 軸瓦 軸 靜力分析靜力分析 主要用來分析由于穩(wěn)態(tài)外載荷所 引起的系統(tǒng)或零部件的位移、應(yīng)力、應(yīng)變和 作用力。 穩(wěn)態(tài)外載荷穩(wěn)態(tài)外載荷外部施加的力、壓力、以及 穩(wěn)態(tài)的慣性力。 主要步驟主要步驟 u建立模型 u施加載荷并求解 u檢查結(jié)果 2 3 通常使用的三個(gè)主要模塊： 可以解決大部分問題。 1.前處理器：建立有限元模型 2. 求解器：施加載荷求解 3. 通用后處理器：查看結(jié)果 4 一、建立模型（前處理器）一、建立模型（前處理器） 為一個(gè)功能強(qiáng)大的實(shí)體建模和網(wǎng)格 劃分的工具，通過這個(gè)模塊用戶可 以建立自已想要的工程有限元分析 模型。

2、創(chuàng)建或讀入幾何模型； 定義材料屬性；（線性、非線 性、楊氏模量、泊松比、密度） 劃分單元 ( 節(jié)點(diǎn)及單元 ) 。 5 定義分析類型和分析 選項(xiàng)； 施加載荷及載荷選項(xiàng)； 設(shè)置輸出控制選項(xiàng)； 求解。 二、施加載荷并求解（求解器）二、施加載荷并求解（求解器） 6 三、檢查結(jié)果（通用后處理器）三、檢查結(jié)果（通用后處理器） 對(duì)模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行處理， 將結(jié)果以等值線、梯度、矢量、 粒子流及云圖等圖形方式顯示出 來，也可以以圖表、表格、曲線 等方式輸出。 查看分析結(jié)果； 檢驗(yàn)結(jié)果 ( 分析是否正確 ) 。 實(shí)例（實(shí)例（V 10.0V 10.0） 軸承座的實(shí)體建模、網(wǎng)格劃分、加載、求解及后處理軸承座的實(shí)體建

3、模、網(wǎng)格劃分、加載、求解及后處理 軸承座 軸瓦 軸 7 8 四個(gè)安裝孔徑向約 束 (對(duì)稱) 軸承座底部約束 (UY=0) 沉 孔 上 的 推 力 (20MPa) 向 下 作 用 力 (60MPa) 彈性模量彈性模量2.0e112.0e11 泊松比泊松比0.30.3 9 10 一、建立模型一、建立模型( (分成一半來做分成一半來做) ) 1.1.定義工作文件名和工作標(biāo)題定義工作文件名和工作標(biāo)題 （1 1）定義工作文件名）定義工作文件名 Utility MenuFileChange Jobname (demosupport) （2 2）定義工作標(biāo)題）定義工作標(biāo)題 Utility MenuFileC

4、hange Title (The model of demosupport) 11 2.2.基座基座 （1 1）生成長方體）生成長方體 Main MenuMain Menu： PreprocessorModelingCreateVolumesBlockBy PreprocessorModelingCreateVolumesBlockBy DimensionsDimensions 輸入輸入x1=0,x2=3,y1=0,y2=1,z1=0,z2=3x1=0,x2=3,y1=0,y2=1,z1=0,z2=3 12 13 (2)(2)平移并旋轉(zhuǎn)工作平面平移并旋轉(zhuǎn)工作平面 Utility MenuWor

5、kPlaneOffset WP by Utility MenuWorkPlaneOffset WP by IncrementsIncrements X,Y,Z Offsets X,Y,Z Offsets 輸入輸入2,0, 2.3 2,0, 2.3 點(diǎn)擊點(diǎn)擊ApplyApply XYXY，YZYZ，ZX AnglesZX Angles輸入輸入0 0，9090點(diǎn)擊點(diǎn)擊OKOK 。 14 (3)(3)創(chuàng)建圓柱體創(chuàng)建圓柱體 Main MenuMain Menu： PreprocessorModelingCreateVolumesCylinder Solid PreprocessorModelingCr

6、eateVolumesCylinder Solid CylinderCylinder RadiusRadius輸入輸入0.3,Depth0.3,Depth輸入輸入2,2,點(diǎn)擊點(diǎn)擊OKOK。 15 （4 4）拷貝生成另一個(gè)圓柱體）拷貝生成另一個(gè)圓柱體 Main MenuMain Menu：PreprocessorModelingCopyVolumePreprocessorModelingCopyVolume拾取拾取 圓柱體圓柱體, ,點(diǎn)擊點(diǎn)擊Apply, DZApply, DZ輸入輸入-1.6-1.6然后點(diǎn)擊然后點(diǎn)擊OKOK 16 (5)(5)從長方體中減去兩個(gè)圓柱體從長方體中減去兩個(gè)圓柱體 M

7、ain MenuMain Menu： PreprocessorModelingOperateBooleansSubtract PreprocessorModelingOperateBooleansSubtract VolumesVolumes首先拾取被減的長方體首先拾取被減的長方體，點(diǎn)擊，點(diǎn)擊Apply,Apply,然后拾取減去然后拾取減去 的兩個(gè)圓柱體的兩個(gè)圓柱體，點(diǎn)擊，點(diǎn)擊OKOK。 17 (6)(6)使工作平面與總體笛卡爾坐標(biāo)系一致使工作平面與總體笛卡爾坐標(biāo)系一致 Utility MenuWorkPlaneAlign WP with Global Utility MenuWorkPlan

8、eAlign WP with Global CartesianCartesian 3. 3. 創(chuàng)建支撐部分創(chuàng)建支撐部分 (1)(1)平移工作平面平移工作平面 Utility MenuWorkPlaneOffset WP by IncrementsUtility MenuWorkPlaneOffset WP by Increments X,Y,Z Offsets X,Y,Z Offsets 輸入輸入-2,1.5, 1 -2,1.5, 1 點(diǎn)擊點(diǎn)擊OKOK ( (2)2)生成塊生成塊 Main Menu: Preprocessor ModelingCreate Main Menu: Preproc

9、essor ModelingCreate VolumesBlock By DimensionsVolumesBlock By Dimensions 在創(chuàng)建實(shí)體塊的參數(shù)表中輸入下列數(shù)值在創(chuàng)建實(shí)體塊的參數(shù)表中輸入下列數(shù)值: : 輸入輸入x1=0,x2=1.3,x1=0,x2=1.3, y1=0,y2=0.8,y1=0,y2=0.8, z1=0,z2=1.5z1=0,z2=1.5 18 (3)(3)將兩個(gè)塊進(jìn)行布爾相加將兩個(gè)塊進(jìn)行布爾相加 Main MenuMain Menu： PreprocessorModelingOperateBooleansAdd VolumesPreprocessorMod

10、elingOperateBooleansAdd Volumes 在彈出的對(duì)話框中選在彈出的對(duì)話框中選Pick AllPick All，OKOK 19 (4)(4)平移工作平面到關(guān)鍵點(diǎn)平移工作平面到關(guān)鍵點(diǎn) Utility MenuWorkPlaneOffsetUtility MenuWorkPlaneOffset WPWP toto Keypoints+Keypoints+ 在剛剛生成的實(shí)體塊的左上角拾取關(guān)鍵點(diǎn)，在剛剛生成的實(shí)體塊的左上角拾取關(guān)鍵點(diǎn)，OKOK。 20 (5)(5)旋轉(zhuǎn)工作平面旋轉(zhuǎn)工作平面 Utility MenuWorkPlaneOffset WP by IncrementsUt

11、ility MenuWorkPlaneOffset WP by Increments XYXY，YZYZ，ZX AnglesZX Angles輸入輸入0 0，9090點(diǎn)擊點(diǎn)擊OKOK。 21 (6)(6)生成兩個(gè)圓柱體生成兩個(gè)圓柱體 Main MenuMain Menu： PreprocessorModelingCreateVolumesCylinder Solid PreprocessorModelingCreateVolumesCylinder Solid CylinderCylinder 在對(duì)話框中在對(duì)話框中RadiusRadius輸入輸入1/Depth-0.21/Depth-0.2，A

12、pply Apply 再輸入再輸入RadiusRadius輸入輸入0.8/Depth-20.8/Depth-2，點(diǎn)擊，點(diǎn)擊OKOK。 22 (7)(7)生成外圍生成外圍1/41/4圓柱體圓柱體 Main MenuMain Menu： PreprocessorModelingCreateVolumesCylinder Partial PreprocessorModelingCreateVolumesCylinder Partial Cylinder+Cylinder+ 在對(duì)話框中輸入在對(duì)話框中輸入Rad-2=1.3Rad-2=1.3， Theta-2=90Theta-2=90 Depth=-0.

13、8Depth=-0.8 OKOK 23 (8)(8)對(duì)體進(jìn)行編號(hào)對(duì)體進(jìn)行編號(hào) Utility MenuPlotctrlsNumberingUtility MenuPlotctrlsNumbering，在出現(xiàn)的對(duì)話框中將，在出現(xiàn)的對(duì)話框中將 VOLU Volume numbers VOLU Volume numbers 復(fù)選框選中，復(fù)選框選中，OKOK 24 (9)(9)布爾操作，進(jìn)行體相加減布爾操作，進(jìn)行體相加減 Main MenuMain Menu： PreprocessorModelingOperateBooleansSubtract PreprocessorModelingOperate

14、BooleansSubtract VolumesVolumes首先拾取首先拾取1 1和和2 2，點(diǎn)擊，點(diǎn)擊Apply,Apply,然后拾取然后拾取3 3，點(diǎn)擊點(diǎn)擊ApplyApply。 1 2 3 1 2 4 25 繼續(xù)繼續(xù) Main MenuMain Menu： PreprocessorModelingOperateBooleansSubtPreprocessorModelingOperateBooleansSubt ract Volumesract Volumes首先拾取首先拾取1 1和和2 2，點(diǎn)擊，點(diǎn)擊Apply,Apply,然后拾取然后拾取4 4 ，點(diǎn)擊點(diǎn)擊ApplyApply。 2

15、6 (10)(10)合并重合的關(guān)鍵點(diǎn)合并重合的關(guān)鍵點(diǎn) Main Menu Preprocessor Numbering CtrlsMerge Main Menu Preprocessor Numbering CtrlsMerge ItemsItems 將將LabelLabel 項(xiàng)項(xiàng) 設(shè)置為設(shè)置為 “Keypoints”, “Keypoints”, 單擊單擊 OK OK (11)(11)平移工作平面到關(guān)鍵點(diǎn)平移工作平面到關(guān)鍵點(diǎn) Utility MenuWorkPlaneOffsetUtility MenuWorkPlaneOffset WPWP toto Keypoints+Keypoints+

16、 在實(shí)體塊的左上角拾取關(guān)鍵點(diǎn)，在實(shí)體塊的左上角拾取關(guān)鍵點(diǎn)，OKOK。 27 (12)(12)創(chuàng)建一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn) Main Menu Preprocessor ModelingCreateKeypoints Main Menu Preprocessor ModelingCreateKeypoints in Active CS in Active CS 在彈出的對(duì)話框中在彈出的對(duì)話框中 填入填入NPT=88NPT=88 X X，Y Y，Z Z坐標(biāo)分別為坐標(biāo)分別為1.31.3，0 0，0 0 單擊單擊 OK OK 28 29 4.4.生成三棱柱生成三棱柱 (1)(1)創(chuàng)建一個(gè)三角面創(chuàng)建一個(gè)

17、三角面 Main Menu Preprocessor ModelingCreate Areas- Main Menu Preprocessor ModelingCreate Areas- Arbitrary Through KPs +Arbitrary Through KPs + 選中圖示關(guān)鍵點(diǎn)選中圖示關(guān)鍵點(diǎn),OK,OK 30 (2)(2)由三角面形成一個(gè)三棱柱。由三角面形成一個(gè)三棱柱。 Main Menu Preprocessor Modeling Operate Main Menu Preprocessor Modeling Operate Extrude -Areas- Along No

18、rmal +Extrude -Areas- Along Normal + 拾取三角面拾取三角面, , 單擊單擊 ApplyApply 輸入輸入DIST = -0.15DIST = -0.15，厚度的方向是向軸承孔中心，厚度的方向是向軸承孔中心, , 單擊單擊 OKOK Toolbar: SAVE_DBToolbar: SAVE_DB 5 5沿坐標(biāo)平面鏡射生成整個(gè)模型沿坐標(biāo)平面鏡射生成整個(gè)模型. . Main Menu: Preprocessor - Modeling-Reflect - Volumes +Main Menu: Preprocessor - Modeling-Reflect -

19、Volumes + (1)(1)拾取拾取AllAll (2)(2)拾取拾取 “ “Y-Z planeY-Z plane，單擊，單擊OKOK Toolbar: SAVE_DBToolbar: SAVE_DB 32 (3)(3)粘接所有體粘接所有體. . Main Menu: Preprocessor ModelingOperate Main Menu: Preprocessor ModelingOperate BooleansGlue VolumesBooleansGlue Volumes 拾取拾取 AllAll 33 二、施加載荷并求解二、施加載荷并求解 1.1.定義單元類型定義單元類型 定義

20、單元類型定義單元類型1 1為為10-10-節(jié)點(diǎn)四面體實(shí)體結(jié)構(gòu)單元節(jié)點(diǎn)四面體實(shí)體結(jié)構(gòu)單元 (SOLID92)(SOLID92) Main Menu: Preprocessor Element Type Main Menu: Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete .Add/Edit/Delete . (1)Add(1)Add (2)(2)選擇選擇 Structural-Solid, Structural-Solid, 并下拉菜單選擇并下拉菜單選擇 “ “Tet 10Node Tet 10Node 92”92”單擊單擊OKOK (3)Close(3)Cl

21、ose 2.2.定義材料特性定義材料特性 Main Menu: Preprocessor Material Props Material Main Menu: Preprocessor Material Props Material PropsMaterial ModlesPropsMaterial Modles 彈出彈出Define Material Model BehaviourDefine Material Model Behaviour對(duì)話框，在對(duì)話框，在Material Material Model Available Model Available 下面的選擇欄中，依次雙擊打開下面

22、的選擇欄中，依次雙擊打開 StructuralLinearIsotropicStructuralLinearIsotropic，又彈出，又彈出Linear Isotropic Linear Isotropic Properties for Material Number1 Properties for Material Number1 對(duì)話框，對(duì)話框， 在在 “ “EX” EX” 輸入：輸入：2e112e11（彈性模量）（彈性模量） 在在”PRXY”PRXY”輸入：輸入：0.30.3（泊松比）（泊松比） 單擊單擊OKOK。 Toolbar: SAVE_DBToolbar: SAVE_DB 3.

23、3.用網(wǎng)格劃分器用網(wǎng)格劃分器MeshToolMeshTool將幾何模型劃分單元將幾何模型劃分單元. . Main Menu: Preprocessor MeshingMeshToolMain Menu: Preprocessor MeshingMeshTool (1)(1)將智能網(wǎng)格劃分器（將智能網(wǎng)格劃分器（ Smart Sizing Smart Sizing ）設(shè)定為）設(shè)定為 “ “on”on” (2)(2)將滑動(dòng)碼設(shè)置為將滑動(dòng)碼設(shè)置為 “ “7” (7” (可選可選: : 數(shù)值越小，網(wǎng)格越密，速度越慢數(shù)值越小，網(wǎng)格越密，速度越慢 ) ) (3)(3)確認(rèn)確認(rèn) MeshToolMeshToo

24、l的各項(xiàng)為的各項(xiàng)為: Volumes, Tet, Free: Volumes, Tet, Free (4)(4)點(diǎn)擊點(diǎn)擊MESHMESH按鈕按鈕 (5)(5)在彈出的對(duì)話框中單擊在彈出的對(duì)話框中單擊Pick All,OKPick All,OK。 36 4.4.約束螺栓孔約束螺栓孔 Main Menu: Solution DefineMain Menu: Solution Define LoadsApply LoadsApply StructuralDisplacement On Areas StructuralDisplacement On Areas 1.1.繪出繪出 Areas (Util

25、ity Menu: Plot- Areas) Areas (Utility Menu: Plot- Areas) 2.2.拾取四個(gè)安裝孔的拾取四個(gè)安裝孔的8 8個(gè)柱面?zhèn)€柱面 （每個(gè)圓柱面包括兩個(gè)面）（每個(gè)圓柱面包括兩個(gè)面） 說明：在拾取時(shí)，按住鼠標(biāo)的左鍵便有實(shí)體增亮顯示，拖動(dòng)說明：在拾取時(shí)，按住鼠標(biāo)的左鍵便有實(shí)體增亮顯示，拖動(dòng) 鼠標(biāo)時(shí)顯示的實(shí)體隨之改變，此時(shí)松開左鍵即選中此實(shí)體。單擊鼠標(biāo)時(shí)顯示的實(shí)體隨之改變，此時(shí)松開左鍵即選中此實(shí)體。單擊 OKOK。 5.5.整個(gè)基座的底部施加位移約束整個(gè)基座的底部施加位移約束 (UY=0)(UY=0) Main Menu: Solution DefineMa

26、in Menu: Solution Define LoadsApply LoadsApply StructuralDisplacement On Areas StructuralDisplacement On Areas 37 (1)(1)拾取基座底面的所有外邊界線，拾取基座底面的所有外邊界線，picking picking menu menu 中的中的 “ “count” count” 應(yīng)等于應(yīng)等于 6 6，單擊，單擊OKOK 38 (2)(2)選擇選擇 UY UY 作為約束自由度，單擊作為約束自由度，單擊OKOK 39 6. 6. 在軸承孔圓周上施加推力載荷在軸承孔圓周上施加推力載荷 Ma

27、in Menu: Solution DefineMain Menu: Solution Define LoadsApply LoadsApply StructuralPressure On Areas StructuralPressure On Areas (1)(1)拾取軸承孔上寬度為拾取軸承孔上寬度為 2020的所有面的所有面 (2)OK(2)OK (3)(3)輸入面上的壓力值輸入面上的壓力值“20e6 ”20e6 ”，單擊，單擊 Apply Apply (4)Utility Menu: (4)Utility Menu: PlotCtrlsPlotCtrls - Symbols - Symbols (5)(5)用箭頭顯示壓力值，用箭頭顯示壓力值， (“Show pres and (“Show pres and convectconvect as”) as”)，單，單 擊擊OKOK 40 7. 7. 在軸承孔的下半部分施加徑向壓力載荷，這在軸承孔的下半部分施加徑向壓力載荷，這 個(gè)載荷是由于受重載的軸承受到支撐作用而產(chǎn)生個(gè)載荷是由于受重載的軸承受到支撐作用而產(chǎn)生 的。的。 Main Menu: Solution De