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1、轮子受力分析1、问题描述如图4-92所示为轮子的2D平面图，该轮基本尺寸均为英寸，中间筋板上 的孔有8个，圆周分布。现要分析该轮仅承受Y轴旋转角速度的作用下，轮的 受力及变形情况。已知角速度为w=525rad/s，材料属性为弹性模量E=30xl06psi， 泊松比为0.3 ，密度为0.00073 lb/in3。rL-3 rl|4-92轮子平曲囲2、建模思路由于轮子的对称性，只要分析其中的1/8即可。这是一个3D问题，由于其复杂 性，有必要采用自由网格划分和映射网格划分相结合，不能采用2D网格拖动生 成3D网格。首先要建立3D模型，然后进行分割，使其中的一部分模型能够采 用映射网格方式划分，其余
2、部分可以自由网格方式划分。对划分网格部分的连 接处进行网格转换，并施加对称约束和角速度。对其求解分析，输出结果。3、操作步骤（1）定义工作文件名和工作标题 定义工作文件名：执行Utility Menu File Change Jobname命令在 对话框中输入“Wheel Anal”并选择【New log and error files】复选框，单 击OK按钮。 定义工作标题：Utility Menu File Change Title,在对话框中输入“The Stress calculating of Wheel by angular velocity”，单击 OK 按钮。 重新显示：Uti
3、lity Menu Plot Replot。 关闭三角坐标符号：Utility Menu PlotCtrls Windows Controls Windows Options，在对话框中的Locationof triad”下拉列表框中选择Not Shown”，单击OK按钮。(2) 定义单元类型及材料属性 选 择 单 元 类 型 ： Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edi t/Dele te，在【Element Type】对话框中单击Add.按钮，在之 后的【Labrary of Element Type】对话框中选择 “Sbuctural Sol
4、id”和 “Brick 8node45”选项，单击Apply按钮，选择“Brick 20node95”，单击Ok按钮，然 后单击Close按钮。 设置材料属性：Main Menu Preprocessor Mat erial Props Mat erial Models，在【Define Material Models Behavior窗口 中双击【Material Model Available 】列表中的 “St ruc turalLinearElas tic Y Iso tropic ” 选项， 在弹出【Linear Isot ropic Mat erial Proper ties Fo
5、r Mat erial Number 1】 对话框中输入“EX=3e11，PRXY=0.3”，单击OK按钮，双击打开Density，在对 话框中的【DENS文本框中输入“0.00073”，单击OK按钮，执行Mat erial Exit 命令。(3) 建立2D模型 生成 3 个矩形面：Main Menu Preprocessor Modeling Crea te Areas Rec tangle By Dimensions，在对话框【Crea te Rec tangle by Dimensions中输入数据“X1=7.5,X2=8, Y1=0.5,Y2=3.75X”，单击 Apply 按 钮，输
6、入 “5.5，7.5” 及 “1.5,2.25”，单击 Apply 按钮，输入 “7.5，&0” 及“0.5，3.75”，单击OK按钮。 面相加操作： Main Menu Preprocessor modeling Operate Booleans Add Areas，在拾取框中单击Pick All按钮。 打开线编号：UtilityMenuPlotCtrls Numbering，在【PlotNumbering Controls】对话框中选择【Line Number】复选框，单击OK按钮。 显示线：Utility Menu Plot Line。 Main Menu Preprocessor mo
7、deling Create Lines Line Fillet， 在拾取框中拾取编号为14、7的线，单击Apply按钮，在弹出的【Line Fillet】 对话录中的【RAD】文本框中输入“0.25”，单击Apply按钮。重复上述操作对 线7与16、5与13、5与15执行倒角。 打开关键点编号：Utility Menu PlotCtrls Numbering，在在【Plot Numbering Controls】对话框中选择【Keypoint Number】复选框，单击OK按 钮。 生成圆弧线：Main Menu Preprocessor modeling Create Lines Arcs
8、By End KPs&Rad，在拾取框中拾取编号为12、11的线，单击Apply按 钮。拾取圆弧的中心点（编号为10的点），单击Appl y按钮，在弹出的【Arc by End KPs&Radius】对话框中的【Radius of the arc】文本框中输入“0.4”， 单击Apply按钮。重复上述操作，对编号为9、10及11的关键点生成圆弧，单 击OK按钮。 由线生成面：Main Menu Preprocessor modeling Create Areas Arbitrary By Lines，在拾取框中拾取编号为6、8、2的线，单击Apply按 钮。拾取编号20、19、21的线，单击A
9、pply按钮。重复上述过程，对线“22、 24、23”、“17、18、12”、“11、25”、“9、26” 进行生成面的操作，单击 0K 按 钮。 面 相 加 ： Main Menu Preprocessor modeling Opera te Booleans Add Areas，在弹出的拾取框中单击 Pick All。保存结果数据文件：Main Menu File Save As，在对话框中输入 “Wheel_Anal_2D”，单击 OK 按钮。（4）通过拖动生成3D模型 定义两个关键点用来定义旋转轴：Main Menu Preprocessor Create Keypoints In A
10、ctive CS，在【Create key points in Active Coordinate System】中输入 “NPT=50，X=0，Y=0，Z=0” 单击 Apply 按钮，输入“NPT=51， X=0，Y=6，Z=0”，单击 Ok 按钮。 2D 拖动生成 3D : Main Menu Preprocessor Modeling Operate Ext rude Areas Abou t Axis，在弹出的拾取框中单击Pick All，然后拾取编 号为50、1的关键点，单击Ok按钮。在【Sweep Areas About Axis】中的【Arclengh ih degree!文本
11、框中输入圆弧角“22.5”，在【NSEG】文本框中输入“1”，生 成的实体由一块体积组成。 关闭线编号显示：Utility Menu PlotCtrls Numbering，在【Plot Numbering Controls】对话框清除【Line Number】复选框，单击OK按钮。 改变视图方向：Ut ili ty Menu Plo tCt rls Pan，Zoom，Rotate，在 工具栏【Pan-Zoom-Rotate】中单击Iso按钮。（5）生成圆柱孔 显示工作平面：Utility Menu WorkPlane Display Working Planeo 移动工作平面：Utility
12、 Menu WorkPlane Offset WP toKeypoints 在拾取框中拾取编号14、16的点，单击OK按钮。 旋转工作平面：Utility Menu WorkPlane Offset by Increments， 在Offset工具栏中的文本框“XY，YZ”和“ZX Angle”分别输入“0，-90，0”， 单击OK按钮。 生成一个实心圆柱体：执行Main Menu Preprocessor Crea te Cylinder By Dimension，在弹出的对话框中的【RADI】文本框中输入0.45”， 在【Zl】【Z2】文本框中分别输入“ 1” “-2”，单击OK按钮。 体
13、相减操作：Main Menu Preprocessor Modeling Opera te Booleans Sub tract Volumes，在拾取框中拾取编号为V1的体，单 击OK按钮。然后拾取编号为V2的体，单击0K按钮。 保存结果数据文件：Utility Menu File Save as，在弹出【Save as】 对话框中【Save As】对话框输入文件名“Wheel Anal_3D”，单击Ok按钮。（6）划分有限元网格 移动工作平面与全局坐标一致：Utility Menu WorkPlane Align WP with Global Cartesian。 移动工作平面到关键点：U
14、tility Menu WorkPlane Offset WP toKeypoints，在拾取框中拾取编号为19的关键点，单击Ok按钮。 旋转工作平面：分别在“OffsetWp”工具栏中的“XY”、“YZ”和“ZXAngle” 文本框中输入“0”“-90”“0”后回车。 用工作平面切分体： Main Menu Preprocessor Modeling Operate Divide Volu by Workplane，在拾取框中单击 Pick All 按钮。 显示体：Utility Menu Plot Volumes。 移动工作平面到关键点：Utility Menu WorkPlane Off
15、set WP toKeypoints，在拾取框中拾取编号为13的关键点，单击Ok按钮。 用工作平面切分体：Main Menu Preprocessor Modeling Operate Divide Volu by Workplane，在拾取框中单击 Pick All 按钮。 显示体：Utility Menu Plot Volumes。 设置单元尺寸：Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Tool， 在划分网格工具栏中单击Set按钮，在弹出的【Global Element Sizes】对话 框中的【Size】文本框输入“0.25”，单击0K按钮。 采用映射网格生成单元：选择划分网格工具栏中的“Hex” “mapped”单 选按钮，单击Mesh按钮，在拾取框中拾取VI，V2，V3，V5,单击Ok按钮。改变单元类型：单击划分网格工具栏中的第一个Se t按钮，在弹出的 【M
