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1、安徽工业大学ANSYS及其应用考核大作业姓名：宋井科学院：机械工程学院学号：指导老师：于秀娟成绩：ANSYS及其应用考核大作业学号：149054085 姓名：宋井科1、按图1尺寸建立轴承座的装配模型，具体尺寸参考讲义第9章内容（因结构和载荷的对称性，只建立了一半模型），一半模型中在轴两端作用垂直向下的载荷P1，轴向载荷，各螺栓预紧力。取值：（学号最后3位数字）10N，小于1000N时再加上1000N，各摩擦因数（若轴承座和垫板有相对滑动，造成计算不收敛，可将摩擦因数加大并说明摩擦因数大小）。要求：（1） 为何采用Ansys计算此结构；（2） 建模过程。简单叙述；（3） 网格划分。请尽量采用六面
2、体网格划分，简单叙述，列出分割后的实体图和网格图，并说明单元和节点数；（4） 加载过程（注意一半模型的载荷为整体模型的1/2）。详细叙述加载部位和加载过程；（5） 计算结果与分析。列出米塞斯等效应力、第一主应力和变形图，并进行强度分析，若结构需加强，如何改进？（6） 学习体会；（7） 每人必须自己完成，若数据和结果相同按不及格处理。一、 原始数据1. 模型尺寸2.载荷大小解：因轴向载荷，各螺栓预紧力。取值：（学号最后3位数字）10N，小于1000N时再加上1000N，各摩擦因数（若轴承座和垫板有相对滑动，造成计算不收敛，可将摩擦因数加大并说明摩擦因数大小）。我的学号后三位为085，所以=85*
3、10+1000=1850N；P2 = 0.4*1850=740N=1850*2=3700N。基于ANSYS的轴承座的有限元分析摘要：本文利用ANSYS14.0对轴承座的强度进行有限元分析。通过三维实体建模，设置单元类型，设置材料参数，网格划分控制，施加载荷约束建立轴承座的有限元模型，然后对轴承座进行求解，得出应力，位移分布图和变形图，继而对其进行强度分析，找出结构最易破坏的地方。最后的计算结果表明该轴承座符合强度设计要求。关键词：有限元分析、轴承座引言：轴承座可以为轴提供支撑，并且承受轴传递的各种载荷。一个可靠的轴承座对于减轻轴的偏心振动，保证设备的正常性能具有重要作用。但由于轴承座形状复杂，
4、传统的解析法无法较为精确地计算其性能。所以使用有限元分析软件ANSYS，对汽车上的某轴承座的承载特性进行有限元分析。一.采用Ansys计算的原因随着现代工业的不断发展，人们对产品质量的要求逐步提高，传统的产品设计技术目前已远远不能满足产品的功能和市场的要求。而现代设计技术是以电子计算机为手段，以网络为基础，建立在现在管理之上，运用工程设计的新理论、新方法，实现计算机结果最优化，设计过程高效化的设计技术，它是传统设计技术的延伸和发展，它使传统设计技术发生了质的飞跃。ANSYS程序是一个功能强大的设计分析及优化软件包。与其它有限元分析软件如SAP或NAS2TRAN等相比,它有以下特点:(1)ANS
5、YS是完全的WINDOWS程序,从而使应用更加方便;(2)产品系列由一整套可扩展的、灵活集成的各模块组成,因而能满足各行各业的工程需要;(3)它不仅可以进行线性分析,还可以进行各类非线性分析;(4)它是一个综合的多物理场耦合分析软件,用户不但可用其进行诸如结构、热、流体流动、电磁等的单独研究,还可以进行这些分析的相互影响研究,例如:热结构耦合,磁结构耦合以及电磁流体热耦合等。 有限元法已成为非常普及的数字化分析方法，国际上已发布了众多的有限元分析软件，因此，甚至可以说只要你能够进行工程设计和画图，就可以进行有限元分析。因此采用Ansys计算，很方便，很实用。优势一：协同 优势二：多物理场仿真
6、优势三：双向参数互动 优势四：自动探测装配 优势五：变分优化二. 建模过程ANSYS也可以直接建模 ，但由于直接采用ANSYS建模功能并不特别方便，较复杂的模型基本在其它三维CAD软件里建立，通过直接关联的接口或中间文件格式导入。通常，经常采用导入的文件格式后缀有sat和x_t两种形式，这2种形式导入的模型完整，且可导入装配体模型，导入的模型基本不存在面的破碎等现象，这也是不建议采用igs格式导入模型文件的原因。首先在三维CAD软件中将模型保存或输出后缀为sat的文件，注意保存的路径和文件名中不要出现中文字符。如，这里我们可以利用solidworks直接进行建模 1、启动solidworks软
7、件，点击新建按钮 2、选择零件，确定 3、选择任意基准面，进行草图绘制 4、拉伸矩形草图，形成轴承座底座 6、建立如下草图 7、拉伸后如图所示 8、更改基准面，绘制草图，然后拉伸切除，结果如下图所示。 9、在轴承座上底面绘制螺栓孔草图如下图所示，并拉伸切除 10、绘制筋草图 11、拉伸筋，建模完成 12、将模型保存为x_t形式 四、导入模型选取应用菜单FileImportParasolid，出现图8-2所示的ANSYS Connection for PARASOLID对话框，在指定路径下选择前面保存的x_t文件“songansis.x_t”，注意Geometry Type的下拉选项中根据需要选
8、择导入的是实体、面还是线框，单击对话框中的“OK”确认并退出。图8-2 sat格式文件导入步骤2：实体模型显示导入实体模型中，在ANSYS图形窗口中，模型仍以线框形式显示（图8-3）。选取应用菜单PlotCtrlsStyleSolid Model Facets，弹出图8-4所示的Solid Model Facets对话框，在下拉选择框中选择“Normal Faceting”， 单击对话框中的“OK”确认并退出。选取应用菜单PlotReplot，图形窗口中模型如图8-5所示，以面的形式显示图8-3 导入实体模型线框显示图8-4 实体模型面显示设置图8-5 导入实体模型面显示步骤3：选择单元类型选
9、取主菜单PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete，在弹出的Element Type对话框中，单击“Add”按钮；在弹出的Library of Element Types对话框左边的列表中，选“Structural Solid”，然后在右边的列表中选“Brick 8 node 185” （选择8节点的Solid185单元），单击对话框中的“OK”按钮；在返回的Element Type对话框中，单击对话框中的“Close”按钮退出。步骤4：定义材料特性选取主菜单PreprocessorMaterial PropsMaterial Models，在弹出的Defi
10、ne Material Mode Behavior对话框的右边选项框中，依次单击StructuralLinearElasticIsotropic按钮（表示定义的材料为各向同性的线弹性结构材料类型）；在弹出的Linear Isotropic Properties for Material Number 1对话框的EX文本框中，输入“2.06e5” ，在PRXY文本框中，输入“0.3”，单击此对话框的“OK”按钮退出；再关闭Define Material Mode Behavior对话框。步骤5：轴承座体的分割导入的轴承座可以采用自由网格划分，但这是Solid186单元大多退化为4面体单元和5面体
11、单元，其计算精度大为降低，若采用自由网格，则不如选择10节点的Solid187单元。在Hypmesh以及ICEM-CFD、Gambit等软件中，可以对复杂结构划分出高质量的6面体单元。对于不太复杂的结构，在Ansys中，可以通过体的分割等操作，使各体满足体的映射网格划分和体的扫略网格划分的要求，划分得到6面体单元时，其中体的映射网格划分得到的是6面体，而体的扫略网格划分大多划分得到的是6面体，少量是5面体的楔形单元。三维体映射网格划分的要求和措施：a) 体由6个面、5个面、4个面围成的6面体、楔形或棱形或4面体构成；b) 各面划分符合二维映射网格划分的要求，即面若是4条线，面中相对的线必须划分
12、相同的份数，若面是3条线，则各线划分的份数相等且为偶数； c) 当需要减少围成体的面数以进行映射网格划分时，可以采用面连接，一次只能连接2个面；d) 采用布尔操作中的体分割，将体分割为2块或2块以上的体，每个体满足映射网格前面的3个要求。三维体扫略网格划分的要求和措施：a) 体由五个以上的面构成；b) 源面与目标面必须拓扑结构相同；c) 侧面和体内线最好从源面贯穿到目标面；d) 可确定体的哪一个边界面作为源面或目标面（可自动确定），也可有选择地对源面、目标面和边界面划分网格并确定扫略操作中生成的单元层的数目；e) 采用布尔操作中的体分割，使分割后的体满足映射或扫略网格划分的要求。因此，对较复杂
13、的体，不可能直接采用映射或体扫略网格划分的方式，得到六面体单元，必须采用体分割，将复杂的体分割成满足映射或体扫略网格划分的要求。（1）轴承座上下分割，得到底板和上部结构工作平面平移到点。选取应用菜单WorkPlaneOffset WP to Keypoints，在图形窗口拾取图8-6所示位置的点35（由于建模过程不同，导入后点号不一定相同，所列出的点号只是表明在图8-6中的位置），在出现的鼠标拾取对话框中单击“OK”确认，则将工作坐标系平移到了点35。图8-6 工作平面平移到点17工作平面旋转。选取应用菜单WorkPlaneOffset WP by Increments，在出现的Offset
14、WP对话框中，将Degrees上部的拖拉工具条拖到最右端，此时拖拉工具条上部数值显示为90，再单击对话框中的，使得工作坐标系的工作平面（WX和WY平面所组成的平面）与底板上表明平行（图8-7）。图8-7 工作平面旋转后效果采用工作平面分割轴承。选取主菜单PreprocessorModelingOperateBooleansDivideVolu by WrkPlane，在图形窗口选取轴承座（1号体），在出现的鼠标拾取对话框中单击“OK”确认并退出。此时，底板体号为2，上部结构为体3，在布尔操作后，两个体之间仍有公共面，仍是一个零件。选取应用菜单PlotCtrlsNumbering，出现图8-8所
15、示的Plot Numbering Controls对话框，点击VOLU Volume numbers后的选择项，使其显示为“On”，注意/NUM Numbering shown with后的下拉选择框为“Colors & numbers”， 单击对话框的“OK”按钮退出。选取应用菜单PlotVolumes，得到图8-9所示分割后的效果（体2和体3共2个体），其中体1分割后分成体2和体3，原体号没有立即采用。图8-8 显示的元素代号控制图8-9 轴承座分割成底板和上部结构同理，改变工作平面位置，分割其它体，最终，把轴承座分隔成如下图所示: 四、网格划分由于有的体仍不满足体映射网格的要求，若进一步切割虽然能够采用映射网格划分，但会造成相邻的体不满足映射网格的要求，因此，对这些体采用面连接的方式进行处理，使其满足体映射网格的需求，实在不能采用映射网格划分的体，采用体扫略网格划分。由于映射网格对线的划分网格的份数有要求，所以首先中心开花，划分中心位置的体，再
