仪器动静态分析任务报告模版.doc

双轴拉伸动/静态分析任务报告仪器名称双轴拉伸材料微观力学性能原位测试平台时间段13年9月20日 13年10月15日分析人员刘阳一、 工作简要介绍：二、工作情况说明 三、静态分析结果汇总针对该双轴拉伸实验装置，应用Abaqus有限元分析软件分析了关键传动零件：蜗杆轴；由于用于夹紧、连接的零件夹具体的变形直接影响直线位移传感器测量数据的准确性，因此，对夹具体1和2也进行了静力学分析。具体分析结果如下：1.蜗轮轴的静力学分析。详见附件1 2.夹具体1的静力学分析。详见附件2 3.夹具体2的静力学分析。详见附件3附件1. 蜗轮轴的静力学分析 蜗轮轴的材料为45钢，弹性模量为2.09e11GPa，屈服强度为3.55e8GPa，泊松比为0.269；其在极限工作条件下（即拉力传感器达到做大许用拉力500N）的应力、单元位移。蜗轮轴的左端和中部被一对轴承约束，在两个轴承中间承受蜗杆对其传递的力，轴的右端承受蜗轮对其施加的力。蜗轮轴所受的力计算如下:丝杠驱动转矩：其中： 丝杠驱动转矩（）；丝杠导程（mm）；进给丝杠的正效率；轴向负载（N），；F丝杠轴向力（N）； 综合摩擦系数；m工作台和工件的总质量（Kg），由工作台质量m 1，滑块质量m 2，夹具体质量m 3组成。所用滚珠丝杠型号THK/ BNK0601，丝杠导程1mm，进给丝杠的正效率，丝杠轴向力F =500N（力传感器的最大许用量程为500N），计算可得，综合摩擦系数，故： 蜗轮蜗杆的效率取为：根据传动关系，电机输出的转矩经两级蜗轮蜗杆（BG0.5-30R1和SW0.5-R1，BG0.5-20R1和SW0.5-R1）减速增扭后，再通过丝杠螺母传动到夹具体。据此计算得到个蜗轮蜗杆所传递的力为：第一级蜗轮蜗杆：蜗轮BG0.5-30R1:轴向力，圆周力，径向力蜗杆SW0.5-R1：轴向力，圆周力，径向力。第二级蜗轮蜗杆：蜗轮BG0.5-20R1:轴向力，圆周力，径向力；丝杠SW0.5-R1：轴向力，圆周力，径向力。根据以上计算所得的力，对蜗轮轴进行有限元分析，部分结果如下：图3.1.1 Mises 应力云图的分布（变形放大倍数为1）图3.1.2 Mises 应力云图的分布（变形放大倍数为1e10）图3.1.3 S,Min Principle分布图3.1.4 S,Max Principle分布节点位移报告：Frame: Increment 1: Step Time = 1.000Loc 1 : Nodal values from source 1Output sorted by column Node Label.Field Output reported at nodes for part: P00-1 Node U.U1 U.U2 U.U3 Label Loc 1 Loc 1 Loc 1- 1 -285.272E-12 1.06731E-09 115.674E-12 2 -285.272E-12 861.266E-12 36.6060E-12 11600 -11.1619E-39 60.4032E-39 39.4268E-3911601 41.0062E-39 35.2477E-39 30.0725E-39 Minimum -455.005E-12 -4.67093E-12 -55.88E-12 At Node 46 11084 1898 Maximum 10.667E-12 1.28007E-09 208.163E-12 At Node 4190 4 1860 Total -1.53772E-06 1.60924E-06 742.399E-09节点应力分量报告：Frame: Increment 1: Step Time = 1.000Loc 1 : Nodal values from source 1Output sorted by column Node Label.Field Output reported at nodes for part: P00-1 Computation algorithm: EXTRAPOLATE_COMPUTE_AVERAGE Averaged at nodes Averaging regions: ODB_REGIONS Node S.S11 S.S22 S.S33 Label Loc 1 Loc 1 Loc 1- 1 87.6609E-06 122.826E-06 -138.467E-06 2 -292.682E-06 -133.597E-06 -193.252E-06 11600 -162.343E-03 -417.024E-03 -155.850E-03 11601 -283.143E-03 -239.964E-03 -140.716E-03 Minimum -1.65013 -1.63732 -6.21885 At Node 6759 80 11066 Maximum 1.52048 1.60514 3.21536 At Node 5848 4177 4177 Total -253.359 -264.550 -3.33215E+03根据以上节点分析报告可以看出：本次分析，对蜗轮轴共划分了11601个节点。在X、Y、Z三个方向位移最大的节点及所对应的节点编号为：U.U1U.U2U.U3Maximum10.667E-121.28007E-09208.163E-12At Node419041860在X、Y、Z三个方向应力最大的节点及所对应的节点编号为：S.S11S.S22S.S33Maximum1.520481.605143.21536At Node67598011066以上分析结果复合装置要求，说明该零件的设计合理。附件2.夹具体1的静力学分析 由于直线位移传感器1的两端直接连接到夹具体1和精密丝杠螺母基座1上，夹具体的变形直接影响到力传感器测量结果的准确性。因此，需要对夹具体进行有限元静力学分析。夹具体1的材料为45钢，弹性模量为2.09e11GPa，屈服强度为3.55e8GPa，泊松比为0.269；其在极限工作条件下（即拉力传感器达到做大许用拉力500N）、单元位移和应力。部分截图如下：图3.2.1 网格模型图3.2.2 Mises 应力云图（变形放大倍数为1e8）图3.2.3 模型变形前后Mises 应力云图（变形放大倍数为1e8）节点位移报告：Frame: Increment 1: Step Time = 1.000Loc 1 : Nodal values from source 1Output sorted by column Node Label.Field Output reported at nodes for part: XIAYABAN-1 Computation algorithm: EXTRAPOLATE_COMPUTE_AVERAGE Averaged at nodes Averaging regions: ODB_REGIONS Node U.U2 U.U3 S.S22 Label Loc 1 Loc 1 Loc 1- 1 40.3896E-09 -7.65137E-09 -584.437E-03 2 40.3673E-09 -449.461E-12 869.881E-03 3 40.5918E-09 13.8709E-12 1.04508 37570 -2.05565E-09 49.2359E-09 -57.1735 37571 41.3838E-09 26.1388E-09 -2.63833 37572 41.9270E-09 22.3374E-09 -88.5258 Minimum -12.0346E-09 -12.4356E-09 -554.677 At Node 29808 406 30714 Maximum 85.9958E-09 83.4224E-09 2.54919E+03 At Node 489 595 36110 Total 649.232E-06 654.550E-06 1.56536E+06根据以上节点分析报告可以看出：本次分析，对蜗轮轴共划分了37572个节点。在X、Y方向位移最大的节点及所对应的节点编号为：在Y方向（拉伸方向）应力最大的节点及所对应的节点编号为：U.U1U.U2S.S22Maximum85.9958E-0983.4224E-092.54919E+03At Node48959536110以上分析结果复合装置要求，说明该零件的设计合理。附件3.夹具体2的静力学分析 由于直线位移传感器2的两端直接连接到夹具体2和精密丝杠螺母基座2上，夹具体的变形直接影响到力传感器测量结果的准确性。因此，需要对夹具体进行有限元静力学分析。夹具体2的材料为45钢，弹性模量为2.09e11GPa，屈服强度为3.55e8GPa，泊松比为0.269；其在极限工作条件下（即拉力传感器达到做大许用拉力500N）的应力、单元位移。部分截图如下：图3.3.1 网格模型图3.3.2 Mises 应力云图（变形放大倍数为5e7）图3.3.3 模型变形前后Mises 应力云图（变形放大倍数为5e7）节点位移报告：Frame: Increment 1: Step Time = 1.000Loc 1 : Nodal values from source 1Output sorted by column Node Label.Field Output reported at nodes for part: XIAYABAN-00-1 Computation algorithm: EXTRAPOLATE_COMPUTE_AVERAGE Averaged at nodes Averaging regions: ODB_REGIONS Node U.U2 U.U3 S.S22 Label Loc 1 Loc 1 Loc 1- 1 10.2759E-36 -9.05889E-36 141.887 2 8.79482E-36 -11.1433E-36 103.852 3 -1.98643E-36 -21.8832E-39 -1.87742 42845 80.6527E-09 41.0462E-09 56.3064 42846 83.4834E-09 63.5583E-09 459.560 42847 80.2470E-09 41.0056E-09 55.5425 Minimum -19.1155E-09 -5.20655E-09 -595.588 At Node 35262 325 13778 Maximum 86.7216E-09 90.8797E-09 2.08846E+03 At Node 42340 41765 35018 Total 416.406E-06 520.628E-06 2.61857E+06根据以上节点分析报告可以看出：本次分析，对蜗轮轴共划分了42847个节点。在Y、Z方向位移最大的节点及所对应的节点编号为：在Y方向（拉伸方向）应力最大的节点及所对应的节点编号为：U.U2U.U3S.S22Maximum86.7216E-0990.8797E-092.08846E+03At Node423404176535018以上分析结果复合装置要求，说明该零件的设计合理。四、动态分析结果汇总（包括整机和关键零部件的模态分析、谐响应分析等）该双轴拉伸实验装置中，系统和结构的振动特性决定了结构和系统对于其他各种动力载荷的响应情况，所以，需要对关键零部件进行模态分析。具体分析结果如下：1.蜗轮轴的模态分析。详见附件4 2.装置基座的模态分析。详见附件5附件4.蜗轮轴的模态分析 蜗轮轴的材料为45钢，弹性模量为2.09e11GPa，屈服强度为3.55e8GPa，泊松比为0.269，密度为7890。蜗轮轴的左端和中部被一对轴承约束，在两个轴承中间承受蜗杆对其传递的力，轴的右端承受蜗轮对其施加的力。模态分析的部分结果如下： 图4.1.1 前10阶振型图图4.1.2 Step/Frame 对话框图4.1.3 节点60随着模态变化的位移曲线图4.1.4 节点100随着模态变化的位移曲线从模型的振型图可以看出蜗杆轴对动力载荷的响应。对于该轴，当其振动频率达到其固有频率时，装置的振幅明显变大，这将导致最终测量数据准确性的降低，甚至装置结构的破坏。附件5.底座的模态分析 平台基座的材料为45钢，弹性模量为2.09e11GPa，屈服强度为3.55e8GPa，泊松比为0.269，密度为7890。平台基座由两平板用螺栓紧固连接，本模态分析中将二者合并为了一个零件。模态分析的部分结果如下：图4.2.1 Step/Fr