ANSYS报告-支座零件建模及结构静力模拟分析

1、材料成形过程数值模拟 题目：支座零件建模及结构静力模拟分析报告一、问题描述 上图为需要建立的模型的3D示意图，底座为3670的矩形，四个角均为半径为7的倒角，同时底座上还有四个半径为4的通孔，底座上的主体是一个空心圆柱体，圆柱体高为44，内径为10外径为17，有一个凸台，凸台上有一个半径为6的通孔，同时在空心圆柱体两侧还有肋板。使用材料为Q235钢材，弹性模量为Mpa，泊松比0.3，密度为7840kg/M3,屈服强度为235Mpa。固定底面不动，从上平面施加向下的50Mpa的载荷。二、问题分析选用自顶向下建模的方式。先做一个矩形块为底板，然后对底板的四个角进行倒角，然后在底板上建立四个圆柱体，

2、用底板减去圆柱通孔。建立中心的大圆柱体，然后再建立一个半径为10的小圆柱体，用底板加上大圆柱体减去半径小的圆柱体形成空心圆柱体。然后建立肋板，并减去空心圆柱体中心的部分肋板，修整肋板。建立凸台，变换坐标系，建立一个圆柱体在凸台上，然后减去这个圆柱体达到打孔的目的，最后将全部模型进行合并操作。建模完成后划分有限单元格并设置单元尺寸，输入钢材的参数，确定约束条件，在模型上方施加50Mpa的载荷，通过软件对受力情况进行分析模拟并保存示意图。3、 模拟计算过程自上向下建模：1.定义工作文件名和工作标题1）定义工作文件名：File | Chang Jobname，输入文件名称，OK。2）定义工作工作标题

3、：File | Change Title，输入工作标题,OK。3）重新显示：Plot | Replot2.显示工作平面1）显示工作平面：WorkPlane | Display Working Plane2）关闭三角坐标符号：PlotCtrls | Window controls | Window Options | Location of triad | Not shown3）显示工作平面移动和旋转工具栏：WorkPlane | Offset WP by Increments,把角度degrees调整到90，然后通过旋转X,Y,Z轴来建立，X轴在前，Y轴在右，Z轴在上的右手坐标系。3.生成支座

4、底板1）生成矩形块：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Block | By Dimensions,然后分别输入0，36；0，70；0，10。4.支座底板倒角操作1）面倒角：Preprocessor | Modeling | Create | Areas | Area Fillet，然后用鼠标选择两个相交的平面，回车确定，在曲面半径输入7，回车，重复四次。2）体用倒角面分开：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area，先选中整个矩形块，回车确

5、认，在依次选中四个倒角面，确认。3）体删除操作：Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below，依次选中四个角，确认，删除支座底板的4个角。5.支座底板打孔操作1）生成第1个圆柱体：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder输入WP X=7，WPY=7，半径4，高度20，OK。2）生成第2个圆柱体：Preprocessor | Modeling |Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder输入WP

6、 X=29，WPY=7，半径4，高度20，OK。3）生成第3个圆柱体：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder输入WP X=29，WPY=63，半径4，高度20，OK。4）生成第4个圆柱体：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder输入WP X=7，WPY=63，半径4，高度20，OK。5） 体相减操作：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | S

7、ubtract | Volumes，先选择被减的基体，OK。在选择四个要减去的圆柱体，OK。 6.生成中间的圆柱体1）生成第1个圆柱体：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder输入WP X=18，WPY=35，半径17，高度44，OK。2）生成第2个圆柱体：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder输入WP X=18，WPY=35，半径10，高度60，OK。3）体相减操作：Preprocessor

8、| Modeling | Operate | Booleans | Subtract | Volumes，先选中被减的支座底板和半径为17的圆柱体，OK。再选择要减去半径为10的圆柱体，OK。7.生成肋板1）生成矩形块：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Block | By Dimensions,然后分别输入14.5，21.5；0，70；10，39。2）筋板用半径为17的圆柱面分开：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area，先选择矩形块，

9、OK。再选择大圆柱的外表面，OK。3）体删除操作：Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below，选择半径为17的圆柱面所包围的那部分筋板，OK。8.修整肋板1）由关键点生成面：Preprocessor | Modeling | Create | Areas | Arbitrary | Through KPs，选择确定平面的四个点，OK。2）用面分解体：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area，先选择两边的肋板，OK。再选在分开他们的两个

10、面，OK。3）删除体操作：Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below，选中要删除的两块体积，OK。9.生成凸台1）生成矩形块：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Block | By Dimensions,然后分别输入18，40；24，46；0，38。2）凸台用半径为17的圆柱面分开：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area，先选择要被分开的矩形块，OK。再选择大圆柱外表面，OK。

11、3）删除体操作：Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below，选择要删除的部分，OK。10.在凸台上建立空心圆柱1）平移工作平面：WorkPlane | Offset WP by Increments,在上部的框中输入40，35，26。2）旋转ZX工作平面：WorkPlane | Offset WP by Increments,在下部的框中输入0，0，-90。3）生成空心圆柱体：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | solid Cylinder输入WP X=0，W

12、PY= 0，半径6，高度22，OK。4）体相减操作：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Subtract | Volumes，先选中凸台+空心圆柱，OK。在选中要减去的半径为6的圆柱体，OK。5） 合并所有体积：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Add |6） 关闭工作平面：Workplane | Display Working Plane。7） 保存实体模型数据。11.划分有限元网格1）选择单元类型： Preprocessor | Element Type | Add/Edi

13、t/Delete单击“Add”按钮，弹出“单元类型库”对话框，选择“Solid”中的“Brick8 node 185”选项，单击OK、CLOSE。2）设置单元尺寸命令：Preprocessor | Meshing | Size Ctrls | ManualSize | Globe | Sizesize输入“1”，单击OK3）生成有限元网格Preprocessor | Meshing | Mesh | Volumes | Free在弹出的拾取框中，单击PICK ALL4） 保存有限元模型数据12. 输入数据1） Preprocessor |Material Props | Material Mo

14、dels，点击Structural|Linear|Elastic|Isotropic，输入弹性模量2.06e5和泊松比0.3，OK。2） Preprocessor | Material Props | Material Models，点击Structural|Nonlinear|Inelastic|Rate Independent|Isotropic Hardening Plastic|Mises Plasticity|BIlinear。输入235和0，OK。3） Preprocessor |Material Props | Material Models，点击Structural|Densi

15、ty，输入密度7.84e-6，OK。4）13. 建立约束面Preprocessor | Loads | Analysis Type | New Analysi ,，选择Static。Preprocessor | Loads | Define Loads | Apply |Structural | Displacement | On Areas,选中下底面和四个钻孔。14. 建立压力面Preprocessor | Loads | Define Loads | Apply |Structural | Pressure | On Areas，选择大圆柱上平面，OK。15. 结果图Solution|S

16、olve|Current LS，OK。4、 模拟结果分析1. X轴位移：模型关于凸台的竖直中分线在大圆柱左右两边产生对称的位移，方向对于模型相反，但大小不大，不做深入考虑。底板平移几乎为零。2. Y轴位移：3. Z轴位移：4. 等效位移：模型关于凸台的竖直中分线在大圆柱左右两边产生对称的位移，方向对于模型相反，但大小不大，不做深入考虑。底板平移几乎为零。5. Y轴应力：由图中可见，模型接缝处和小圆柱型通孔处，受较大Y轴应力，出现了应力集中的现象，可考虑加固处理或使用高强度材料。其它地方受力较为平均。6. 等效应力：由图中可见，最大等效应力为（安全系数取1.5），所以零件属于弹性状态，可安全使用。但零件接缝处和小圆柱型通孔处，受等效应力较大，出现了应力集中的现象并呈左右对称，可考虑加固处理或使用高强度材料。其它地方受力较为平均。7. X轴应变：8. Y轴应变：9. Z轴应变：10. 等效应变：模型关于凸台的竖直中分线在大圆柱左右两边产生对称的应变，但应变量比较小。底板应变几乎为零。零件接缝处和小圆柱型通孔处，应变情况较大，可考虑加固处理或使用高强度材料。五、分析结论由分析结果图可得出，该支座零件在载荷的作用下为弹性变形状态