安徽工程大学-薄壁圆筒有限元分析

1、安徽工程大学-薄壁圆筒有限元 分析作者:日期:题目：试分析图1薄壁圆筒在载荷作用下的应力和应变（载荷个数、 大小、薄壁圆的参数自己选择）。6图2薄壁圆筒三维模型图1薄壁圆筒受力分析1. 三维建模3D模型是对部件进行分析和改进的结果，模型建立的越精确，有限元分析 中的网格划分也就越细致，那么得到的结果相应的也就更加的准确， 考虑到薄壁 圆筒的结构性，将其适当的简化，用 SOLIDWORKS建模（如图2）。其中：外圆柱直径为100mm高度为20mm中间圆柱直径为70mm高度为90m m孔的直径为 66mm,为通孔.考虑到ANSYS和SOLIDWORKS有很多数据接口，例如IGES,PARA,以及S

2、AT 等等，为了保证零件导入的完整性，选择另存为 PARASOLID（*x_t）文件，在 将其导入ANSYS中的workbench协同仿真环境中。2. 有限元分析2.1定义单元的属性1） 定义材料属性：选择菜单 Toolbox： Static Structural（ANSYS）Project SchematicEngineer DataEditViewOutline 在材料属性窗口 Material 选择 Structural Steel, ViewProperties 在弹出的对话框中设置 Youngs Modulus （弹 性模量）为 2E11，Poissons Ratio （泊松比）为

3、0.3, density （密度）为 7850, 单击OK即可。2）导入模型：选择菜单 Static Structural（ANSYS） : GeometryImport GeometryBrowse将之前存入的PARASOLID （ *x_t ）文件导入环境中，并且 选择单位为 Millimeter（毫米）。3）定义单元的类型：ANSYS提供了 190多种不同的单元类型，从普通的线单元、面单元、实体单元到特殊的接触单元、间隙单元和表面效应单元等。 选择合适的单元类型是进行各类有限元分析的基础，在满足计算精度的同时可以有效的简化单元划分的难度。实体单元类型也比较多，实体单元也是实际工程中使用最

4、多的单元类型。 常用的实体单元类型有solid45, solid92, solid185, solid187等几种。4）在此,选择单元类型为Solid185,因为Solid185单元是3维8节点实 体，该单元用来模拟3维实体,由8个节点定义,每个节点3个自由度：X，丫, Z方向.具有塑性，超弹性应力，超大许用应变，大变形，大应变能力（如图3）。选择菜单 Static Structural（ANSYS）: ModelGeometrySolidlnsetCommand 在右方出现的命令栏中输入 et,matid, 185回车确定。即选择单元类型为三维实 体单元Solid 185.KTeVahedr

5、aJ Option - net rewmmerded图3 SOLID185几 何图2.2网格划分有限元网格数目过少，容易产生畸变，并影响计算精度；而数目过大，不仅 对提高精度作用不大，反而大大增加了计算工作量1）可以采用ANSYS WORKBENCH提供的mesh网格划分工具生成有限元 模型。2）在 detail of mesh（划分细节）中选择 Sizing,将 Use Advaneed Size Function 项改为 Proximity and Curvature，将 Releva nee Cen ter 改为 fine。3）选择菜单 MODEL，Mesh ControlMapped

6、Face Meshing 选中实体准备 行映射网格划分。4） 选择菜单MODEL，MeshGenerate mesh进行网格划分（如图 4）。0,0000,0500.100 (m)0.0250X75图4网格划分划分网格后生成：节点数32334个，（如图5所示）单元数19088个（如图5所示）。2.3添加约束和载荷选Q.COC0.0500.0256图 5 Statistics图6添加约束和载荷Static Structural ln setFixed Suppor, Details of Fixed SupportScopeGeometryStatic Structural nsetMome n

7、t,选择薄 Details of MomentDefinitionDefine 1000N.m0A0D (m)i0,0751）添加约束：选择菜单MODEL 择薄壁圆筒的左端面，在下方工具栏中 选择Apply。2）添加载荷：选择菜单 MODEL 壁圆筒右端圆柱面，在下方工具栏中 byComp onen tsGlobal Coordin ate SystemX Comp onenjt 输入扭矩值为 点击确定即可（如图6）。-Physics PreferenceMechanicalRelevance0SizingkInflation+AdvancedkPinch-StatisticsNodes323

8、34Elements19088Mesh MetricNoneOjCSO2.4求解选择菜单MODEL : Static Structuralsolve,即可对上述设定进行求解。3结果处理1）选择菜单 MODEL : Static StructuralSolutionlnsetStress Equivalent（von-mises）,显示节点应力云图（如图 7, 8所示）。2）选择菜单 MODEL : Static StructuralSolutionlnsetStain Equivale nt（vo n-mises）显示薄壁圆筒应变分布图（如图 9所示）。3）选择菜单 MODEL : Stati

9、c StructuralSolutionlnsetDeformationTotal 绘制变形图（如图10所示）。4）选择菜单 MODEL : Static StructuralSolutionEvaluate All Results 将三种图的结果进行处理。A: Static Structural （AkEYS）Equivalent StressType: Equivalent （von-Mises） StressUnit: PaTime； 1201WD 轴！lJEleSlJ58eS5减荀 沁714487 MinA 处红I色区域120.D25:山5图7 节点(von-mises) 应力图A;

10、Static StructuralEquwilent Elastic. Stra nType： Equivalent ori-MiSf) Ebsb t StrainUnit m/mTm&:l2012/L2/3D 9 如0JOQO!M? MaxDj0fl07319eOj0O064D490除心 倔開5趨W03&03MP 叨 454 DJ001B305 站 561/5图8薄壁圆筒应变分布图A： Slatic Structum! (ANSYS)Total Deformationpe; rotal DefomnatianUnit： mItme: 12012/12/30 941.00017195 Max 0.D0C15294-0,00D133?4一 0.D0D114639.5527e-5-LWZ2e-5一 5J316e-5m 3.S211E-5IlJ105e-5OMinDj075Dj025图9薄壁圆筒变形图7.2434e-B Min4有限元静力学分析根据计算结果，统计数据如表1所示:表1 :应力和应变极值类型MINMAX应力144871.6469e8应变7.2434e-8Pa8.2347Mpa变形量0m0.000171