一、 摘要 1二、 前言 1三、 1750机架强度与刚度分析与校核 21、 三维模型的创建及导入 22、 载荷与约束的施加 23、 求解 34、 读取分析结果 3四、 压下螺丝与螺纹接触问题分析 51、 三维模型的创建及导入 52、 施加载荷和约束 63、 求解 74、 结果分析 9五、 心得体会 9六、 参考文献 9Ansys课程设计三级项目小组成员:指导教师:日 期：2014年6月1日一、摘要此次项目主要是对于轧机的机架以及压下螺丝和螺母的有限元分析以及强度校 核在对机架以及压下螺丝及螺母接触副三维建模后，导入ansys有限元分析软件进行 分析首先，对机架进行合理网格划分，以及边界条件、载荷的施加，给出机架内的应 力分布、位移分布（纵向、横向）以及最大应力值、发生位置，校核机架是否满足强度 要求，并计算机架的纵向刚度然后，对压下螺丝、压下螺母进行接触分析，给出压下 螺丝螺母内的应力分布、位移分布以及最大应力值、发生位置，校核零件是否满足强度 要求关键字：ansys有限元应力位移强度一、前言本课程三级项目以有限元法在轧制工程中的应用为核心，通过该项目的 实施使学生加深对有限元法的理解，并初步具备运用有限元法进行一般工程 问题分析的能力，包括三维建模能力、理论模型建立能力、分析求解和验证 能力等，掌握使用先进有限元软件进行现代化工程优化设计与分析的技能。
引导学生积极思考、主动学习，锻炼和提高学生的交流、沟通和表达能力以 及团队合作能力，培养学生的责任感和职业道德小组成员成员任务Word文档制作1750机架有限元分析压下螺丝螺母接触分析Ppt制作三、1750机架强度与刚度分析与校核1、 三维模型的创建及导入(1)、在solidworks软件中创建机架的三维图，并保存为*.x-t格式文件，打开ansys 软件通过 multi manu import parameter 1750j01.x-t,将创建的模型导入ansys软件中2) 、设置单元类型ANSYS Main Menu—>Preprocesso—>Element Type—>Add/Edit/Delete选取10node187单元(3) 、设置材料属性ANSYS Main Menu—>Preprocessor—>Material Props一> Material Models各向同性线弹性材料：E=2e11,v=0.3(4) 、网格划分ANSYS Main Menu>Preprocessor>Meshtool 选择 Smartsize，设置网格疏密程度 4 级，点击 mesh可根据需要，在应力比较集中之处细化网格。
选中要划分的体(亦可点击Pick All),点击ok出现警告信息点确定即可2、 载荷与约束的施加(1) 、施加对称约束ANSYS Main Menu>Solution>Define Loads>Structural>Displacement>Symmetry B.C>on Areas选取3个对称面，点击ok2) 、施加轧制压力pressureANSYS Main Menu>Solution>Define Loads>Structural>Pressure>on Areas选定机架上与压下螺丝接触的位置施加压力，输入压力值：总轧制力P/4/作用面面积 选定机架上与下支承辊轴承座接触的位置施加压力，输入压力值：轧制力P/4/作用面面 积3) 、机架地脚螺栓孔施加固定位移约束ANSYS Main Menu>Solution>Define Loads>Structural>Displacement ->on Areas 选取地脚螺栓孔内部的四个面，点击ok3、求解ANSYS Main Menu>Solution>Solve>Current LS,出现 verify 对话框选择 yes,分析完后点 击 close4、读取分析结果(1) 、显示变形后的结果(2) 、Y方向的位移NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1UY (AVG)RSYS«0DMX =.527E-03SMN =・・158E・03SMX =.507E-03ANSYSR14.SJUN 2 2014 09:05:02-.1S8E-03 -.102E-04 .137E-03 .28SZ-03 .433E-03-.840H-04 .637E-04 .2112-03 -359E-03 -S07E-03File:・.\1750\\1750j01.x_tNODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SEQV (AVG)DMX =.527E-03SMN =7030.62SMX =.691E+087030.62 ・154E+08 ・307E+08 .460E+08 .614E+08.768E+07 .230E+08 .384E+08 .537E+08 .691E+08由Y方向的位移图可以看出：最大位移为Yl=0.507e-3m,最小位移Y2=-0.158e-3m。
所以零件的纵向刚度为 fk=P/2/y=2e7/2/(0.507e-3+0.158e-3)=1.5e10N/m(3) 、等效应力查看ANSYSR14.5JUN 2 201416:16:30NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME.=1SEQV (AVG) DMX =.362E-03SMN =7030.62SMX =.411E+087030.62 -914E+07 .183E+08 ・ 274E4-08 .365E+08File:・・\1750\\1750j01.x_t查看立柱处等效应力：multimanu--select--entity--element---OK---box--OK---plotctrl--replot 同样的方法得到上横梁的等效应力：ANSYSR14.5JUN 2 201416:19:57.457E+07 ・137E+08 ・228E+08 ・320E+08 ・411E+08File:・・\1750\\1750j0l・x_tNODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIKE=1SEQV (AVG)DMX =.527E-03SMN =292506SMX =.691E+08ANSYSR14.5JUN 2 201416:23:34292506 ・156E+08 .309E+08 .461E+08 .614E+08・793E+07 .232E+08 ・385E+08 .538E+08 .691E+08File:・.\1750\\1750j01.x_t由上图可知：机架的最大等效应力为69.1MPa,上横梁的等效应力最大为69.1MPa,立 柱的最大等效应力为41.1MPa。
则最大应力发生在上横梁处许用应力：横梁：50~70MPa立柱：40〜50MPa则机架结构满足强度上的要求压下螺丝与螺纹接触问题分析1、三维模型的创建及导入(1 )、应用CAXA建立压下螺丝螺纹的接触二维模型并保存为 *.igs格式，并按file--import——IGES 将导入 ansys 中2) 、建立单元类型ANSYS Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 设置单元类型为 solid Quad 4node 182点击单元 Options，将 Element Behavior 设为 Axisymmetric(轴对称)(3) 、设置材料属性• ANSYS Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Model 添加压下螺丝材料 模型，弹性模量2.06e5MPa，泊松比0.3• 添加压下螺母材料模型，弹性模量1.8e5MPa,泊松比0.3(4) 、ANSYS Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By lines 分别 创建压下螺丝、螺母(5) 、网格划分• ANSYS Main Menu>Preprocessor>Meshing>Meshtool 对压下螺丝进行网格划分• 在 MeshTool 对话框中，Element Attributes 中，点击 set，Element type number 设为 1 PLANE42， Material Numeber 设为 1• 选择智能网格划分(选中Smart Size)，网格疏密程度设为4点击mesh，选中压下螺 丝。
• 同理对压下螺母进行网格划分，只是将材料模型换为2号最终得到划分网格后的 模型(6) 、建立螺纹之间的接触A、 目标面(Target surface)拾取，类型为：LinesB、 点击” Pick Target”，拾取图中压下螺丝上与压下螺母接触的线，拾取方式可结合single 和 loopC、 点击ok后，回到接触对向导Contact Winzard对话框，点击next拾取接触面contact surface，D、 拾取压下螺母上与压下螺丝接触的线E、 点击next，设置摩擦系数为0.3，点击createF、 检查接触面方向是否正确(方向朝向彼此是正确的)2、施加载荷和约束(1) 、压下螺母上方施加固定Y向位移约束(2) 、压下螺丝中心线固定X方向位移(3) 、在压下螺丝下表面施加压力载荷，压力大小为：轧制力P/2/压下螺丝断面积3、求解(1) 、ANSYS Main Menu>Solution>solve>current LSANSYS Main Menu>General PostProc>Plot Results>DeformesShape 读取变形结果(2) 、ANSYS Main Menu>General PostProc>Plot Results>Nodal Solu>Nodal Solution〉 DOF solutin>X-component of Displacement 读取径向位移场NODAL SOLUTIONSUB =1TIME"nx (AVG)RSYS=0DMX =.056794SMN =-.006189SHX =.006652-.006189ANSYSR14.5-.482E-03 .002372JUN 2 201421:01:59-.003335.005225-.004762 -.001909 .94SE-03 .003798.0066S2(3) 、ANSYS Main Menu>General PostProc>Plot Results>Nodal Solu>Nodal Solution> DOF solutin>Y-component of Displacement 读取垂直方向位移场NODAL SOLUTIONANSYSR14.5SUB =1TIME=1UY