桁架結(jié)構(gòu)的有限元分析

1、 聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)的分析一、問題描述圖1所示為一聯(lián)軸器，其截面尺寸如下圖所示。試建立該聯(lián)軸器的三維實(shí)體模型, 并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析。其他已知參數(shù)如下：彈性模量（也稱楊式模量）E= 2.06e11 ;泊松比u=0.3 ；材料密度t二7800kg/m3 ；重力加速度g= 9.8m/ s2 ；要求解在一定的工作平面上施加一定的面載荷后，該聯(lián)軸器的應(yīng)力應(yīng)變及變形情況。四、實(shí)訓(xùn)步驟（一）在三維軟件下建立實(shí)體模型本實(shí)例采用solidworks軟件進(jìn)行實(shí)體建模，以上述尺寸為標(biāo)準(zhǔn)建立模型。建模完成后效 果如圖2所示。建立完成后保存為xt格式，以便后序ansys分析。帖 DmXpert 和如局-甘精：叭. 館B臨

2、上逗也?&忌凸6=瓏曲 噹 Sfe-KfrS-9耐応祕(mì)3皿走紳 曲炮朗Q 9KI-KPM加五ff?圖 2 solidworks 模型（二）單元類型、幾何特性及材料特性定義圖3單元類型1 定義單元類型。點(diǎn)擊主菜單中的PreprocessorElement Type Add/Edit/Delete ，彈出對(duì)話框，點(diǎn)擊對(duì)話框中的“Add”按鈕，又彈出一對(duì)話框（圖 3），選中該對(duì)話框中的“Solid ”和“ 10node 45”選項(xiàng)，點(diǎn)擊“ 0K”，關(guān)閉圖2對(duì)話框，返回至上一級(jí)對(duì)話框，此時(shí)，對(duì)話框中出現(xiàn)剛才選中的單元類型：Tet 10Node 92，如圖3所示。點(diǎn)擊“ Close”，關(guān)閉圖3所示對(duì)話框

3、。2.定義材料特性。點(diǎn)擊主菜單中的“ PreprocessorMaterial Props Material Models ”彈出窗口如圖4所示，逐級(jí)雙擊右框中Structural Linear Elastic Isotropic ”前圖標(biāo)，彈出 下一級(jí)對(duì)話框，在“彈性模量” （ EX ）文本框中輸入：2.06e11,在“泊松比” （PRXY） 文本框中輸入：0.3，如圖5所示，圖4材料特性對(duì)話框圖5材料的彈性模量和泊松比點(diǎn)擊“OK”按鈕，回到上一級(jí)對(duì)話框，然后，雙擊右框中的“Den sity ”選項(xiàng)，在彈出對(duì)話框的“ DENS ”一欄中輸入材料密度：7800,點(diǎn)擊“ OK”按鈕關(guān)閉對(duì)話框。最

4、后，點(diǎn) 擊圖4所示窗口右上角“關(guān)閉”該窗口。（三）聯(lián)軸器三維實(shí)體模型導(dǎo)入 ansys1啟動(dòng)ansys12.0,選擇file-import彈出如圖6所示菜單。在該對(duì)話框中選擇在solidworks中建立好并保存好的零件3，點(diǎn)擊ok。零件就被導(dǎo)入到 ansys中了，如圖6所示。ANSY5 Ccnnecton for ParasglidFie NameDrectoties:0KANSYSCancel/FACETStyle of area and volume plotsNormal Faceting圖8選擇實(shí)體視圖OKApplyCancelbstFlesDiType:Diwes:IPal Fierj

5、r j |壬撤卷麗戚r Alow Defeahjnng陽S亦二r畫品圖6導(dǎo)入菜單圖7導(dǎo)入后效果圖2.導(dǎo)入后為圖6所示的線框圖，要想變?yōu)閷?shí)體圖，還要進(jìn)行如下操作：utility menu-plotctrls-style-solid model facts 如圖 8 所示。在通過 utility menu-plot-replot 重新現(xiàn)實(shí)視 圖。如圖9圖9實(shí)體模型（四）網(wǎng)絡(luò)劃分1 設(shè)定單元大小。點(diǎn)擊主菜單中的PreprocessorMeshingMeshTool ” ,彈出對(duì)話框如圖10所示。在line域一欄點(diǎn)擊Set按鈕，選擇定義單元?jiǎng)澐值木€。選擇大圓軸孔圓周線。單擊ok。2. Ansys會(huì)提示

6、劃分線控制的信息，在No.of element division文本框中輸入 10,10劃分控制線網(wǎng)單擊ok3.在對(duì)話框中，選擇 Mesh域中的olums，單擊pick all。劃分完成后如圖 11圖11劃分網(wǎng)格圖（五）施加載荷1 .施加位移約束。點(diǎn)擊主菜單的PreprecessorLoadsDefi neLoadsApplyStructuaralDisplacemengtOnlines ”，彈出面選擇對(duì)話框，點(diǎn)擊該聯(lián)軸器下端面的所有邊線。彈出對(duì)話框如圖示，選擇右上列表框中的“All DOF ”，并點(diǎn)擊“ OK按鈕，即可完成對(duì)左端面的位移約束，相當(dāng)于梁的固定端。同理，對(duì)聯(lián)軸器的右端面進(jìn)行固定端

7、約束。Element Size on Picked Lines2.施加分布力(Fy)載荷。 加載荷。點(diǎn)擊主菜單中的PreprocessorLoadsDefi neLoadsApplyStructuralpressure On areas ”。 選擇小軸孔內(nèi)圓周面和小軸孔的圓臺(tái)，單擊ok,如圖12。 然后打開 apply pres on areas 對(duì)話框，在load pres valuer文本框輸入 1e6單擊ok，如圖13。 用同樣的方法在大軸孔臺(tái)上和鍵槽的一側(cè)加分別大小1e7和1e5壓力載荷。EZZMDdSAIMSYSHIX IS 2013LS!S7eI12（六）求解點(diǎn)擊主菜單中的Solu

8、tio n SolveCurre nt LS，在彈出對(duì)話框中點(diǎn)擊“ OK按鈕,開始進(jìn)行分析求解。分析完成后，又彈出一信息窗口提示用戶已完成求解，點(diǎn)擊“Close按鈕關(guān)閉對(duì)話框即可。如圖13所示。生的STATUS3omman（窗口，點(diǎn)擊“ FileClose 關(guān)閉即可。（七）分析結(jié)果瀏覽1.查看變形從主菜單 main menu : gen eralpostproc-plotresult-c on tour plot -no dal solu命令，打開 con tour no dal solutio n data對(duì)話框，如圖14。圖14等值線現(xiàn)實(shí)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)話框在 item to be con to

9、ured 域中選擇 dof soluti on選項(xiàng)。在 X-Component ofdispacement 選項(xiàng) 選擇 Deformed shape with undeformed edge單選按鈕。15。單擊ok在圖形窗口中顯示出變形圖，包含變形前的輪廓線，如圖圖15x方向位移(6)用同樣的方法查看 y方向的位移，如圖16.HC-DAi SOLUTIOWAN3TEP=1IwaY IS 2-013SUE me 二圖16y方向位移(7)用同樣的方法查看 z方向的位移，如圖17.HODAL SOLUTIONANMAY 0133TEF1 3UB =1 TTME.=1 3XR3S=aIJVGF730E

10、*07J r Irjj45EH-?-3圖17 z方向位移2查看應(yīng)力從主菜單 main menu : gen eralpostproc-plotresult-c on tour plot -no dal solu命令，打開 con tour nodal solution data對(duì)話框，如圖 14。 在 item to be con toured域中選擇 stress 選項(xiàng)。 在列表中選擇 X-Compo nen t of stress選項(xiàng)。選擇 Deformed shapeonly 單選按鈕。 單擊ok在圖形窗口中顯示出應(yīng)力圖，如圖18AN3TEF=13UE -1二二丑二19;QB 793X(ATO)圖18 X方向應(yīng)力同樣的方