基于ANSYS的轴承座分析

1、会计学1基于基于ANSYS的轴承座分析的轴承座分析第1页/共51页静力分析静力分析 主要用来分析由于稳态外载荷所引起的系统或零部件的位移、应力、应变和作用力。稳态外载荷稳态外载荷外部施加的力、压力、以及稳态的惯性力。主要步骤主要步骤u建立模型u施加载荷并求解u检查结果2第2页/共51页3通常使用的三个主要模块： 可以解决大部分问题。1.前处理器：建立有限元模型2. 求解器：施加载荷求解3. 通用后处理器：查看结果第3页/共51页4一、建立模型（前处理器）一、建立模型（前处理器）为一个功能强大的实体建模和网格划分的工具，通过这个模块用户可以建立自已想要的工程有限元分析模型。 创建或读入几何模型；

2、 定义材料属性；（线性、非线性、杨氏模量、泊松比、密度） 划分单元 ( 节点及单元 ) 。第4页/共51页5定义分析类型和分析选项； 施加载荷及载荷选项； 设置输出控制选项； 求解。二、施加载荷并求解（求解器）二、施加载荷并求解（求解器）第5页/共51页6三、检查结果（通用后处理器）三、检查结果（通用后处理器） 对模型的计算结果进行处理，将结果以等值线、梯度、矢量、粒子流及云图等图形方式显示出来，也可以以图表、表格、曲线等方式输出。 查看分析结果； 检验结果 ( 分析是否正确 ) 。第6页/共51页实例（实例（V 10.0V 10.0）轴承座的实体建模、网格划分、加载、求解及后处理轴承座的实体

3、建模、网格划分、加载、求解及后处理轴承座轴瓦轴7第7页/共51页8四个安装孔径向约束 (对称)轴承座底部约束 (UY=0)沉 孔 上 的 推 力 (20MPa)向 下 作 用 力 (60MPa)弹性模量弹性模量2.0e112.0e11泊松比泊松比0.30.3第8页/共51页9第9页/共51页10一、建立模型一、建立模型( (分成一半来做分成一半来做) )1.1.定义工作文件名和工作标题定义工作文件名和工作标题（1 1）定义工作文件名）定义工作文件名Utility MenuFileChange Jobname (demosupport)（2 2）定义工作标题）定义工作标题Utility Menu

4、FileChange Title (The model of demosupport)第10页/共51页112.2.基座基座（1 1）生成长方体）生成长方体Main MenuMain Menu：PreprocessorModelingCreateVolumesBlockBy PreprocessorModelingCreateVolumesBlockBy DimensionsDimensions输入输入x1=0,x2=3,y1=0,y2=1,z1=0,z2=3x1=0,x2=3,y1=0,y2=1,z1=0,z2=3第11页/共51页12第12页/共51页13(2)(2)平移并旋转工作平面平移

5、并旋转工作平面Utility MenuWorkPlaneOffset WP by Utility MenuWorkPlaneOffset WP by IncrementsIncrementsX,Y,Z Offsets X,Y,Z Offsets 输入输入2,0, 2.3 2,0, 2.3 点击点击ApplyApplyXYXY，YZYZ，ZX AnglesZX Angles输入输入0 0，9090点击点击OKOK。第13页/共51页14(3)(3)创建圆柱体创建圆柱体Main MenuMain Menu：PreprocessorModelingCreateVolumesCylinder Soli

6、d PreprocessorModelingCreateVolumesCylinder Solid CylinderCylinderRadiusRadius输入输入0.3,Depth0.3,Depth输入输入2,2,点击点击OKOK。第14页/共51页15（4 4）拷贝生成另一个圆柱体）拷贝生成另一个圆柱体Main MenuMain Menu：PreprocessorModelingCopyVolumePreprocessorModelingCopyVolume拾取拾取圆柱体圆柱体, ,点击点击Apply, DZApply, DZ输入输入-1.6-1.6然后点击然后点击OKOK第15页/共51

7、页16(5)(5)从长方体中减去两个圆柱体从长方体中减去两个圆柱体Main MenuMain Menu：PreprocessorModelingOperateBooleansSubtract PreprocessorModelingOperateBooleansSubtract VolumesVolumes首先拾取被减的长方体首先拾取被减的长方体，点击，点击Apply,Apply,然后拾取减去然后拾取减去的两个圆柱体的两个圆柱体，点击，点击OKOK。第16页/共51页17(6)(6)使工作平面与总体笛卡尔坐标系一致使工作平面与总体笛卡尔坐标系一致Utility MenuWorkPlaneAli

8、gn WP with Global Utility MenuWorkPlaneAlign WP with Global CartesianCartesian3. 3. 创建支撑部分创建支撑部分(1)(1)平移工作平面平移工作平面Utility MenuWorkPlaneOffset WP by IncrementsUtility MenuWorkPlaneOffset WP by IncrementsX,Y,Z Offsets X,Y,Z Offsets 输入输入-2,1.5, 1 -2,1.5, 1 点击点击OKOK( (2)2)生成块生成块Main Menu: Preprocessor M

9、odelingCreate Main Menu: Preprocessor ModelingCreate VolumesBlock By DimensionsVolumesBlock By Dimensions在创建实体块的参数表中输入下列数值在创建实体块的参数表中输入下列数值: :输入输入x1=0,x2=1.3,x1=0,x2=1.3,y1=0,y2=0.8,y1=0,y2=0.8,z1=0,z2=1.5z1=0,z2=1.5第17页/共51页18(3)(3)将两个块进行布尔相加将两个块进行布尔相加Main MenuMain Menu：PreprocessorModelingOperateB

10、ooleansAdd VolumesPreprocessorModelingOperateBooleansAdd Volumes在弹出的对话框中选在弹出的对话框中选Pick AllPick All，OKOK第18页/共51页19(4)(4)平移工作平面到关键点平移工作平面到关键点Utility MenuWorkPlaneOffsetUtility MenuWorkPlaneOffset WPWP toto Keypoints+Keypoints+在刚刚生成的实体块的左上角拾取关键点，在刚刚生成的实体块的左上角拾取关键点，OKOK。第19页/共51页20(5)(5)旋转工作平面旋转工作平面Uti

11、lity MenuWorkPlaneOffset WP by IncrementsUtility MenuWorkPlaneOffset WP by IncrementsXYXY，YZYZ，ZX AnglesZX Angles输入输入0 0，9090点击点击OKOK。第20页/共51页21(6)(6)生成两个圆柱体生成两个圆柱体Main MenuMain Menu：PreprocessorModelingCreateVolumesCylinder Solid PreprocessorModelingCreateVolumesCylinder Solid CylinderCylinder在对话框

12、中在对话框中RadiusRadius输入输入1/Depth-0.21/Depth-0.2，Apply Apply 再输入再输入RadiusRadius输入输入0.8/Depth-20.8/Depth-2，点击，点击OKOK。第21页/共51页22(7)(7)生成外围生成外围1/41/4圆柱体圆柱体Main MenuMain Menu：PreprocessorModelingCreateVolumesCylinder Partial PreprocessorModelingCreateVolumesCylinder Partial Cylinder+Cylinder+在对话框中输入在对话框中输入

13、Rad-2=1.3Rad-2=1.3，Theta-2=90Theta-2=90Depth=-0.8Depth=-0.8OKOK第22页/共51页23(8)(8)对体进行编号对体进行编号Utility MenuPlotctrlsNumberingUtility MenuPlotctrlsNumbering，在出现的对话框中将，在出现的对话框中将VOLU Volume numbers VOLU Volume numbers 复选框选中，复选框选中，OKOK第23页/共51页24(9)(9)布尔操作，进行体相加减布尔操作，进行体相加减Main MenuMain Menu：PreprocessorMo

14、delingOperateBooleansSubtract PreprocessorModelingOperateBooleansSubtract VolumesVolumes首先拾取首先拾取1 1和和2 2，点击，点击Apply,Apply,然后拾取然后拾取3 3，点击点击ApplyApply。123124第24页/共51页25继续继续Main MenuMain Menu：PreprocessorModelingOperateBooleansSubtPreprocessorModelingOperateBooleansSubtract Volumesract Volumes首先拾取首先拾取1

15、 1和和2 2，点击，点击Apply,Apply,然后拾取然后拾取4 4，点击点击ApplyApply。第25页/共51页26(10)(10)合并重合的关键点合并重合的关键点Main Menu Preprocessor Numbering CtrlsMerge Main Menu Preprocessor Numbering CtrlsMerge ItemsItems将将LabelLabel 项项 设置为设置为 “Keypoints”, “Keypoints”, 单击单击 OK OK第26页/共51页(11)(11)平移工作平面到关键点平移工作平面到关键点Utility MenuWorkPla

16、neOffsetUtility MenuWorkPlaneOffset WPWP toto Keypoints+Keypoints+在实体块的左上角拾取关键点，在实体块的左上角拾取关键点，OKOK。27第27页/共51页(12)(12)创建一个关键点创建一个关键点Main Menu Preprocessor ModelingCreateKeypoints Main Menu Preprocessor ModelingCreateKeypoints in Active CS in Active CS 在弹出的对话框中在弹出的对话框中填入填入NPT=88NPT=88X X，Y Y，Z Z坐标分别为

17、坐标分别为1.31.3，0 0，0 0单击单击 OK OK28第28页/共51页294.4.生成三棱柱生成三棱柱(1)(1)创建一个三角面创建一个三角面Main Menu Preprocessor ModelingCreate Areas- Main Menu Preprocessor ModelingCreate Areas- Arbitrary Through KPs +Arbitrary Through KPs +选中图示关键点选中图示关键点,OK,OK第29页/共51页30(2)(2)由三角面形成一个三棱柱。由三角面形成一个三棱柱。Main Menu Preprocessor Mode

18、ling Operate Main Menu Preprocessor Modeling Operate Extrude -Areas- Along Normal +Extrude -Areas- Along Normal +拾取三角面拾取三角面, , 单击单击 ApplyApply输入输入DIST = -0.15DIST = -0.15，厚度的方向是向轴承孔中心，厚度的方向是向轴承孔中心, , 单击单击 OKOKToolbar: SAVE_DBToolbar: SAVE_DB第30页/共51页5 5沿坐标平面镜射生成整个模型沿坐标平面镜射生成整个模型. .Main Menu: Preproc

19、essor - Modeling-Reflect - Volumes +Main Menu: Preprocessor - Modeling-Reflect - Volumes +(1)(1)拾取拾取AllAll(2)(2)拾取拾取 “ “Y-Z planeY-Z plane，单击，单击OKOKToolbar: SAVE_DBToolbar: SAVE_DB第31页/共51页32(3)(3)粘接所有体粘接所有体. .Main Menu: Preprocessor ModelingOperate Main Menu: Preprocessor ModelingOperate BooleansGl

20、ue VolumesBooleansGlue Volumes拾取拾取 AllAll第32页/共51页33二、施加载荷并求解二、施加载荷并求解1.1.定义单元类型定义单元类型定义单元类型定义单元类型1 1为为10-10-节点四面体实体结构单元节点四面体实体结构单元 (SOLID92)(SOLID92)Main Menu: Preprocessor Element Type Main Menu: Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete .Add/Edit/Delete .(1)Add(1)Add(2)(2)选择选择 Structural-Solid, S

21、tructural-Solid, 并下拉菜单选择并下拉菜单选择 “ “Tet 10Node Tet 10Node 92”92”单击单击OKOK(3)Close(3)Close第33页/共51页2.2.定义材料特性定义材料特性Main Menu: Preprocessor Material Props Material Main Menu: Preprocessor Material Props Material PropsMaterial ModlesPropsMaterial Modles弹出弹出Define Material Model BehaviourDefine Material M

22、odel Behaviour对话框，在对话框，在Material Material Model Available Model Available 下面的选择栏中，依次双击打开下面的选择栏中，依次双击打开StructuralLinearIsotropicStructuralLinearIsotropic，又弹出，又弹出Linear Isotropic Linear Isotropic Properties for Material Number1 Properties for Material Number1 对话框，对话框，在在 “ “EX” EX” 输入：输入：2e112e11（弹性模量）

23、（弹性模量）在在”PRXY”PRXY”输入：输入：0.30.3（泊松比）（泊松比）单击单击OKOK。Toolbar: SAVE_DBToolbar: SAVE_DB第34页/共51页3.3.用网格划分器用网格划分器MeshToolMeshTool将几何模型划分单元将几何模型划分单元. .Main Menu: Preprocessor MeshingMeshToolMain Menu: Preprocessor MeshingMeshTool(1)(1)将智能网格划分器（将智能网格划分器（ Smart Sizing Smart Sizing ）设定为）设定为 “ “on”on”(2)(2)将滑动

24、码设置为将滑动码设置为 “ “7” (7” (可选可选: : 数值越小，网格越密，速度越慢数值越小，网格越密，速度越慢) )(3)(3)确认确认 MeshToolMeshTool的各项为的各项为: Volumes, Tet, Free: Volumes, Tet, Free(4)(4)点击点击MESHMESH按钮按钮(5)(5)在弹出的对话框中单击在弹出的对话框中单击Pick All,OKPick All,OK。第35页/共51页364.4.约束螺栓孔约束螺栓孔Main Menu: Solution DefineMain Menu: Solution Define LoadsApply Loa

25、dsApply StructuralDisplacement On Areas StructuralDisplacement On Areas 1.1.绘出绘出 Areas (Utility Menu: Plot- Areas) Areas (Utility Menu: Plot- Areas)2.2.拾取四个安装孔的拾取四个安装孔的8 8个柱面个柱面 （每个圆柱面包括两个面）（每个圆柱面包括两个面）说明：在拾取时，按住鼠标的左键便有实体增亮显示，拖动说明：在拾取时，按住鼠标的左键便有实体增亮显示，拖动鼠标时显示的实体随之改变，此时松开左键即选中此实体。单击鼠标时显示的实体随之改变，此时松开左

26、键即选中此实体。单击OKOK。5.5.整个基座的底部施加位移约束整个基座的底部施加位移约束 (UY=0)(UY=0)Main Menu: Solution DefineMain Menu: Solution Define LoadsApply LoadsApply StructuralDisplacement On Areas StructuralDisplacement On Areas 第36页/共51页37(1)(1)拾取基座底面的所有外边界线，拾取基座底面的所有外边界线，picking picking menu menu 中的中的 “ “count” count” 应等于应等于 6 6

27、，单击，单击OKOK第37页/共51页38(2)(2)选择选择 UY UY 作为约束自由度，单击作为约束自由度，单击OKOK第38页/共51页396. 6. 在轴承孔圆周上施加推力载荷在轴承孔圆周上施加推力载荷Main Menu: Solution DefineMain Menu: Solution Define LoadsApply LoadsApply StructuralPressure On Areas StructuralPressure On Areas (1)(1)拾取轴承孔上宽度为拾取轴承孔上宽度为 2020的所有面的所有面 (2)OK(2)OK(3)(3)输入面上的压力值输入

28、面上的压力值“20e6 ”20e6 ”，单击，单击 Apply Apply (4)Utility Menu: (4)Utility Menu: PlotCtrlsPlotCtrls - Symbols - Symbols (5)(5)用箭头显示压力值，用箭头显示压力值， (“Show pres and (“Show pres and convectconvect as”) as”)，单，单击击OKOK第39页/共51页407. 7. 在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷，这在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷，这个载荷是由于受重载的轴承受到支撑作用而产生个载荷是由于受重载的轴承受到支撑作用而产生的

29、。的。Main Menu: Solution DefineMain Menu: Solution Define LoadsApply LoadsApply StructuralPressure On Areas StructuralPressure On Areas (1)(1)拾取宽度为拾取宽度为.1875” .1875” 的下面两个圆柱面的下面两个圆柱面(2)OK(2)OK(3)(3)输入压力输入压力60e660e6(4)OK(4)OKToolbar: SAVE_DBToolbar: SAVE_DB第40页/共51页41第41页/共51页8. 8. 求解求解Main Menu: Solut

30、ion - SolveCurrent LSMain Menu: Solution - SolveCurrent LS(1)(1)浏览浏览 status window status window 中出现的信息中出现的信息, , 然后关闭此窗口。然后关闭此窗口。(2)OK (2)OK (开始求解开始求解). ). 关闭由于单元形状检查而出现的警告信息。关闭由于单元形状检查而出现的警告信息。(3)(3)求解结束后，关闭信息窗口。求解结束后，关闭信息窗口。第42页/共51页439. 9. 绘等效应力绘等效应力 (von Mises) (von Mises) 图图. .Main Menu: Genera

31、l Postproc Plot Results Contour Main Menu: General Postproc Plot Results Contour PlotNodal SoluPlotNodal Solu1.1.选择选择 stressstress2.2.选择选择 von Misesvon Mises3.3.OKOK第43页/共51页4410. 10. 应力动画应力动画Utility Menu: PlotCtrls - Animate - Deformed Results .Utility Menu: PlotCtrls - Animate - Deformed Results .(1)(1)选择选择 stressstress(2)(2)选择选择 von Misesvon Mises(3)OK(3)OK第44页/共51页静力分析静力分析 主要用来分析由于稳态外载荷所引起