ANSYS模拟报告支座类零件及结构静力模拟分析报告

1、材料成形过程数值模拟报告：ANSYS模拟报告支座零件建模及结构静力模拟分析报告1、问题描述用2-W 殳哑矣Vtt賂构少，収闭上图为需要建立的模型的3D示意图，底座为150 X 400的矩形，有通孔的一边两个角有半径为7的倒角，底座上的通孔半径为40,主体为两块交叉的肋板和被支撑圆柱，主肋板为长300厚30的板块，副肋板宽120厚30,空心圆柱体径为 80外径为140。圆柱体上有径 20外径40的小型瞳孔。使用材料为Q235钢材，弹性模量为206000Mpa,泊松比0.3，密度为7840kg/M3,屈服强度为235Mpa> 固定底面和通孔不动，对大圆柱表面施加30Mpa起扩作用的载荷。2、

2、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，然后再建立一个板块，用矩形块减去板块。然后对底板的两个角进行 倒角操作，然后在底板上建立两个圆柱体，用底板减去圆柱通孔。建立一个支撑肋板，再建立一块 肋板。变换坐标系，建立大空心圆柱体，利用平面划分将圆柱与肋板分开，然后进行减操作。然后 再建立一个半径为 20的小圆柱体，用大空心圆柱体减去半径小的圆柱体达到打孔的目的。将小块肋板延长，然后进行修整肋板操作。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，对模型大空心圆柱表面施加30Mpa起扩作用的载荷，通过软件对受力情况进行分析模拟并保存示

3、意图。3、模拟计算过程1. 定义工作文件名和工作标题1） 定义工作文件名：File | Cha nge Job name，输入文件名称，OK2） 定义工作工作标题：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：WorkPla ne | Display Worki ng Pla ne2） 关闭三角坐标符号： PlotCtrls | Window controls | Window Options | Location of triad| Not show n3） 显示工作平面移动和旋转工具栏：WorkP

4、la ne | Offset WP by In creme nts,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. 生成支座底板1）生成矩形块: Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Block | By Dimensions, 然后分别输入 0，150； 0，400； 0，40。2）生成矩形块: Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Block | By Dimensions, 然后分别输入 0，150； 85，

5、315; 0，10。nANSYSvolumesm-gjTYPE NUMJUN 7 201920:48:213）体相减操作：Preprocessor | Modeli ng | Operate | Boolea ns | Subtract | Volumes1VOLUMESTYPE NUM先选择被减的基体，OK在选择要减去的小矩形块，OKANSYSuiyjJUN 7 201920:49:25201605224. 支座底板倒角操作1）面倒角：Preprocessor | Model ing | 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

6、半径输入 40，回车。之后对另外两面重复操作，得到图片的 样子。1AREASTYPE NUMAN SYSDI9.2JUN 7 201920:50:05201605222） 体用倒角面分开：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area ,先选中整个矩形块，回车确认，在依次选中两个倒角面，确认。3） 体删除操作：Preprocessor | Modeli ng | Delete | Volume and Below，依次选中两个个角，确认，删除支座底板的2个角。0160522AREASTYPE NUM

7、JUN 7 201920:50:52201605225. 支座底板打孔操作1） 生成第 1 个圆柱体：Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Solid Cyli nder输入 WP X=11Q WPY=4Q 半径 20,高度 50, OK2） 生成第 2 个圆柱体：Preprocessor | Modeling |Create | Volumes | Cylinder | Solid Cyli nder输入 WP X=11Q WPY=360 半径 20,高度 50，OK3） 体相减操作：Preprocessor | Mo

8、deli ng | Operate | Boolea ns | Subtract | Volumes201605227REAS昭TYPE NUMJUN 7 201920:51:49先选择被减的基体，OK再选择两个要减去的圆柱体，OKTYPE NUMJUN 7 201920:52:16201605226. 生成肋板1）生成矩形块: Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Block | By Dimensions, 然后分别输入 0，30； 50，350； 40，265。2）生成矩形块: Preprocessor | Modeling | Cre

9、ate | Volumes | Block | By Dimensions, 然后分别输入 30，88; 185，215； 40，265。，点击3） 体积加操作:Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Add | Volumes pick all 了。VOLUMES20160522VOLUMESTYPE NUM20160522JUN 7 201920:53:467. 在肋板上建立空心圆柱1） 平移工作平面：WorkPla ne | Offset WP by In creme nts,在上部的框中输入 -22 , 200, 240。2） 旋转

10、 ZX 工作平面： WorkPla ne | Offset WP by In creme nts,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=Q WPY= 0半径1为40,半径2为70，高度120，OK4） 肋板用半径为 70 的圆柱面分开：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide| Volumes by area，选圆柱的外表面，OK5） 删除空心圆柱体部的体

11、块：Preprocessor | Modeli ng | Delete | Volume and Below，选择大圆柱面的体积，OKVOLUMESTYPE NUMl廿 i8JUN 7 201921:01:47VOLUMESTYPE NUMViri-JJUN 7 201921:03:4420160522201605228. 在空心圆柱上打孔1） 旋转 ZX 工作平面： WorkPla ne | Offset WP by In creme nts,在下部的框中输入 0，0，-90。2） 平移工作平面：WorkPla ne | Offset WP by In creme nts,在上部的框中输入

12、60，0， 0。3） 生成空心圆柱体：Preprocessor | Modeli ng | Create | Volumes | Cyli nder | HollowCylinder，输入 WP X=0 WPY= Q 半径 1 为 40,半径 2 为 70,高度 120，OK4） 空心圆柱体用半径为 40的圆柱面分开：Preprocessor | Modeling | Operate |Booleans |Divide | Volumes by area，先选中要分割的小圆柱体，在选圆柱表面，OK5） 删除空心圆柱部的块体：Preprocessor | Modeli ng | Delete |

13、 Volume and Below，选中圆柱体的体积，OK201605229修整肋板1）由关键点生成面： Preprocessor | Modeling | Create | Areas | Arbitrary | Through KPs,依次选择四个点生成如图所示肋面，OK再在另一方向重复操作。2） 用面分解体：Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area选择两个肋面，点击 OK用两个肋面分解长为300的肋板。3） 删除体操作：Preprocessor | Modeli ng | Delete

14、| Volume and Below选择两边的体积，OK20160522VOLUMESTYPE NUMJUN 8 201915:21:1310. 增加和修整肋板1） 拉伸面模型：Preprocessor | Modeli ng | Operate | Extrude |Areas Alo ng Normal，选择肋板的前面，长度输入62，OK2） 由关键点生成面：Preprocessor | Modeling | Create | Areas | Arbitrary | Through KPs，依次选择四个点生成如图所示肋面，OK3） 用面分解体：Preprocessor | Modeling

15、 | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area， 选择用生成的肋面，OK4） 删除体操作：Preprocessor | Modeli ng | Delete | Volume and Below，选择生成的肋面上边的体，OK。5） 体相加操作：Preprocessor | Modeli ng | Operate | Boolea ns | Add | Volumes，点击Pick All 按钮。6） 关闭工作平面： Workpla ne | Display Worki ng Pla ne。7）保存实体模型数据。VOLUMESTYPE NUM20

16、1605221 VOLUMESTYPE NUMANSrsIU4.2JUN 8 201915:27:482016052211. 划分有限元网格1）选择单元类型：Preprocessor | Eleme nt Type | Add/Edit/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 CLOSEA Lib-ar,- L rmErtt lyp代Only istru ciural eleimenr are shownLibrary El#m#nt TyprcS-trurajral Ms 强LnkAQui

17、d 4 rodo 1B26 node 1SJA&6曰FrBridlk E node 135Pipe2 Or-ode 113&ccx'-icret 65*Brick Enode 135ElementTerence nLimber1OK 1ApplyCancelHe p2）设置单元尺寸命令：Preprocessor | Meshi ng | Size Ctrls | Man ualSize | Globe | Size size输入“ 6”，单击OK。3）生成有限元网格Preprocessor | Mesh ing | Mesh | Volumes | Free在弹出的拾取

18、框中，单击PICK ALL。4）保存有限元模型数据。1ELEMENTSANSVSItlv.zJUN 8 201918:38:542016052212. 输入数据1) PreprocessorMaterial Props | Material Models，点击Structural|Linear|Elastic|lsotropic，输入弹性模量2.06e5 和泊松比 0.3 , OKA叫! bj rrl 丄电13 MldljBL2) Preprocessor | Material Props | Material Models ， 点 击Structural|Nonlinear|lnelasti

19、c|Rate Independent|lsotropic Hardening Plastic|MisesPlasticity|Bllinear 。输入 235 和 0, OK。A| F “ 7亠-El "is* La:l3) PreprocessorMaterial Props | Material Models 密度 7.84e-6 , OK，点击 Structural|De nsity ，输入13. 建立约束面Preprocessor | Loads | Analysis Type | New Analysi ,，选择 Static 。Preprocessor | Loads |

20、 Define Loads | Apply Structural | Displaceme nt | On Areas,选中左右两边下底面和两个个钻孔。ELEMENTSANSYSJUS 920102214. 建立压力面Preprocessor | Loads | Define Loads | ApplyStructural | Pressure | On Areas，选择大圆柱上平面，输入 30Mpa OK。ANSYSELEMElfTSttW.2JWK & 201919x40:102j16：i52215.结果图八 Applj/ S n areansSolutio n|Solve|Cur

21、re nt LSM主I色宣jj gfjywjr|FF- 丁 鼻xrLkbhm! l> > p I » HiM.Lld.LlVe lltiati.iXi SJIM-I4、模拟结果分析1. X方向应力:由图中可见，空心圆柱表面的上下部分受X方向应力最大为 96mpz,左右部分最小为-25.6mpa,肋板受X方向应力大小基本一致在 -12mpa左右，底板受X方向应力也较小，有两块关于中间肋板对称的区域受X方向应力稍大。2. Y方向应力:由图中可见，空心圆柱表面的左右部分受Y方向应力最大为 46mpz,上下部分最小为-29.1mpa，肋板受Y方向应力大小不大，大部分为 -12mp

22、a，靠近中间肋板的接缝处为 12mpa底板受Y方向应力均匀且不大，为5mpa左右。且受力关于中间肋板呈对称分布。3. Z方向应力:NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SZ (AVG)RSYS=0DMX =.035554SMN =-22.6558SMX =36.4578R19.2JUN 8 201920:10:31_/MmnY-22.6558-16.0876一9.51943-2.95125369210.185116.753323.321429.889636.457820160522由图中可见，空心圆柱体的表面后半部分受Z方向应力最大，为 36.45mpa，空心圆柱上表

23、面的小圆柱体接缝周围受 Z方向应力最小，为-22.6mpa，其余部分受力均匀为 3mpa左右。且受力关于中间肋 板呈对称分布。4. 等效应力:1NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SEQV (AVG)DMX =.035554SMX =97.7924ANSYS1(119.2JUN 8 201920:09:37021.731643.463365.194986.926610.865832.597554.329176.060797.792420160522235由图中可见，最大等效应力为97.7924 V = = 156.67 （安全系数取1.5 ）,所以零n 1.5件属于

24、弹性状态，可安全使用。零件的最大受力处为空心圆柱体的表面上下处，表面的下半部分受肋板支撑的地方受力为最大。圆柱体的外表面受力情况则与表面相反，为两侧较大，上下部分较小。肋板部分的与圆柱体相交处和边界部分，受力较大。底板几乎不受力，只在交界处有轻微受力，且受力关于中间肋板呈对称分布。5. X方向位移: 如图所示，零件 X方向位移最大的部分为空心圆柱体表面的左右处，且大小相同，方向相反。肋板 和底板位移较小。1NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1UX (AVG)RSYS=0DMX =.035554SMN =-.019159SMX =.019161ANSYSAIMJUN 8 201920:11:45-.019159-.014901-.010643-.002128-.006386.006387.014903.010645.0191616. Y方向位移:厂NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1UY (AVG)RSYS=0DMX =.035554SMN =-.019392SMX =.013399ANSYSR19.ZJUN 8 201920:12:04-.019392-.012105-.004818.002468.009755-.015749-.008462-.001175.006112.01339920160522Y