连杆受力分析实例(简化)

1、连杆受力分问题描述：如图1所示的几何模型，连杆的厚度为 0.5ino在小头孔的内侧90。范困内承受P=1 OOOpsi的面载荷作用，利用有限元分析该连 杆的受力状态。连杆的材料属性为杨氏模量 E=30 xl06psi,泊松比为 0.3。TypeAdd/EditZDelete 命令，弹出【Element Tpyes】对话框。单击Labraiy of Element Types对话框。选择 “Not Solved”和 “Mesh Facet 200” 选项，I按钮。*1按钮，弹出单击OR(2)设置单元选项：单击Element Types对话框中的丝竺d按钮，弹出如图2 所示的【MESH200 El

2、ement Type Option 对话框。设置“K1”为“QUAD 8-Node”, 单击L *按钮。单击妇按钮，弹出Libraiy Of Element Type对话框。选择 Structural Solid和Brick ZOnode 95” 选 项，单击I.瞰I按钮,单击，sc I按钮。cb$eModel Available 列表框中的essorMateiial PropsMateiial 弹出如图3所示的DefuieI Element Type Ophon对活框 =10Fll KSH200 eleHent type ion(3)设单材料属性：执行Main MenuPieprocdels

3、命令，Mateiial Models Behavior 窗口。双击 Material M图1连杆的几何模型定义工作文件名和工作标题定义工作文件名：执行Utility MenuFileChange Jobname 命令，在弹出 的【Change Jobname 对话框中输入c-rod ”, 选择New log and eiror files复选框,单 击I瞰胺钮。定义工作标题：执行Utility MenuFileChange Title 命令，在弹出的Change Title对话框中输入 “The stress calculating of c-rod ”，单击I 依按钮。重新显示：执行 Uti

4、lity MenuPlotReplot 命令。定义单元类型及材料属性(1)设置单元类型：执行 MenuPreprocessioElement“ StmcturalLinearElasticIsotiopic ” 选项， 弓单出【Linear Isotopic Material Propeities For Material Number 1对话框。输入“EX=30e6, PRXY=0.3”，单击I一 ok |按钮。执行 MateiialExit命令，完成材料属性的设置。图 3 Define Material Models Behaior 】窗 I I3.建立2D模型Main创建两个圆环面：执行

5、Main MenuPreprocessorModelingCreateAiea sCircleBy Dimensions 命令，显示【Circular Area by Dunensions对话框。如图4所示 输入数据，单击一如I按钮。在【THETA1】 文本框中输入“45”，单击I一小按钮。Qcircular Area by DiBension?CIRCArg by DimKionzRADt Out-r radius).4RKDZ Optie WoiicPlaneO ffset WP toXYZ Locations命令，弹出一个拾取框。在坐标 栏中输入“6.5”，单击M按钮。将激活的坐标系设置

6、为工作平面 坐标 系： 执行 Utility MenuWorkPlaneChange Active CS图4输入数据。打开面编号控制：执行Utility MenuPlotCtrlsNumbering 命令，弹出如图 5 所示的PlotNumbeiing Controls】对话框。 选择【AreasNumber】复选框，单击|_瞰|按 钮。图 5【Plot Numbering Contiuk 对活框创建两个矩形面生成矩形面：执行Main MenuPreprocessorModelingCreate AreasRectangle By Dimensions 命令，弹 出【Create Rectan

7、gle by Dunensions对话 框。如图6所示输入数据，单击一烦切I按钮。“XI, X2” 及 “Yl, Y2中分别输入1.2”及“0, 0 3”，单击3Z1按钮。toWorking Plane 命令。创建另两个圆环面：执行Main MenuPieprocessor ModelingCreateAieas Circle By Dimensions 命令，弹出【Circular Area by Dimensions 对话框。输入 “RADl=0.7, “ RAD 2=0.4 ,“ THETAI=0 ,“THETA2=180”，单击一如畋按钮。输入 “THETAA135”，单击 1_丁按钮

8、。面叠分操作：执行Main MenuPieprocessorModelingOperateBoo leans Overlap Areas命令，弹出一个拾取 框。拾取编号为Al、A2、A3和A4的面， 单击一烦切胺钮。选择编号为A5和A6的面， 单击匚口按钮，生成结果如图7所示。激活总体笛卡儿坐标系：执行 Utility MenuWorkPlaneChange Active CS toGlobal Cartesian 命令。定义4个新的关键点：执行Main MenuPreprocessorModelingCreateKeyp ointsIn Active CS 命令，弹出【Create Keyp

9、oints in Active Coordinate System】对话 框，如图8所示。在【Keypointnumber】和 Location in active CS 文本框中输入图10输入数据“28、“2.5和 “0.5”，单击qj图10输入数据图&输入数据A1SA 1TWnn zocryZL：se：图&输入数据A1SA 1TWnn zocryZL：se：ie图11生成的样条曲线输入“29”、“3.25”和“0.4”,单击/畋胺 钮，输入“30”、“4和“0.33”,单击工J 按钮，输入31”、“475”和“0.28”。单击 匚豆按钮，生成结果如图9所示。图12显示所有线及其编号图12显

10、示所有线及其编号Tlx Suej5 calcuUdno of :-rod图9生成关键点的结果激活总体柱坐标系：执行Utility MenuWorkPlaneChange Activ e CS toGlobal Cylindrical 命令。创建样条线：执行Main MenuPreprocessorModelingCreateLines SplinesWith Options Spline Thru KPs 命 令，弹出一个拾取框。按顺序拾取编号为5、 28、29、30、31和箜这6个关键点。单击 I皿按钮,弹出【B-Sphne】对话框。如 图10所示输入数据，单击匚P按钮，生成 的样条曲线如图

11、11所示。生成一个新面在关键点间创建直线：执行Main MenuPieprocessorModelingCreateLines Lines Straight Line命令，弹出一个拾取 框。拾取编号为1和18的关键点，单击 匚Ml按钮。打开线的编号并显示线：执行 Utility MenuPlotCtrlsNumb eiing 命令，弹 出Plot Numbenng Contiols对话框。选 择Line Number复选框，单击I嗷I按钮。 执行 Utility MenuPlotLines 命令，显示结 果如图12所示。(3)由线生成新的面：执行Main MenuPreprocessorMod

12、elingCreateAiea s ArbitraryBy Lines命令，弹出一个拾取 框。拾取编号为6、1、7和25的4条线， 单击K按钮，生成结果如图13所示。仙 Stiedac-xod图13连杆体面的生成站果放大连杆的左面部分：执行Utihty MenuPlotCtilsPan Zoom Rotate.命令，显 示Pan-Zoom-Rotate 匚具栏单击业竺d 按钮。然后拾取连杆的左面大头孔部分，单 击完成放入操作。线倒角：执行 Main MenuPreprocessorModelingCreateLines Line Fillet命令，弹出一个拾取框。拾取编 号为36和40的线，单

13、击切I按钮，弹出 Line Fillet对话框。如图14所示输入数据，单击一烦切按钮。然后重复上述操作， 对编号为40、31、30和39的线进行倒角。 单击Ml按钮，生成结果如图15所示。FilletLFILLTCrata Fillet LinoNLLNLZIntersecting linesRADFiHot radiusPCEOTNumber to gzign -Apply图14输入数据图15生成结果(6)由前面定义的3个线倒角创建新 曲 面： 执 行 MainMenuPieprocessorModeling CreateAiea sArbitraryBy Lines命令，弹出一个拾取 框。

14、拾取编号为12、10和13的线，单击一烦切1 按钮。拾取编号为17、15和19的线，单击 一型切1按钮。拾取编号21、22和23的线， 单击匚口按钮。面相加操作：执行Main MenuPieprocessorModelingOperateBoo leansAddAreas命令，弹出一个拾取框。 单击竺挡J按钮。单击【Pan.Zoom-Rotate】 工具栏中的匚瓦按钮，生成结果如图16所 示。Cancel阳16面相加操作后生成的结果(8)关闭线及面的编号：执行Utility MenuPlotCtilsNumbeiing 命令，弹出【Plot Numbering Contiols对话框。清除【L

15、ineNumber】复选框，单击 按钮。(9)保存几何模型：执行Utility MenuFileSave as 命令，弹出Save as 对话框。在Save Database To】下拉列表 框中输入文件名“c.rodmodel”，单击|吸| 栏中的第一个上U按钮，弹出如图19所示 的【Meshing Attiibutes 】对话框。在Element Type Numbe 下拉列表框中选择 “SOLID95”选项，单击|_竦|按钮。按钮。6.生成2D网格(1)设置单元尺寸并划分网格：执行 Main MenuPreprocessorMeshingMeshTool 命 令，弹出划分网格工具栏。单击

16、“Size controls:w 栏 “Global” 旁边的竺J按钮,弹出如图17所示的【Global Element Sizes】 对话框。在SIZE文本框中输入“0.2”, 单击Ml按钮。单击划分网格工具栏中的I按钮,弹出一个拾取框。单击M叫按 钮，采用自由网格划分的结果如图18所示。图19【MeshingAttributes】对话抵Meshlack AIL(2)设置拖动方向的单元数目；执行MainMainFJ Global Elcsent Si zca128 SobQ Qnt %HBTV No of elsent di vi st c-rts -OKMenuPieprocessor E

17、xtiTideElem Ext C 所示的【Element E: 在【VAL1】文本框 按脸ModelingOperatepts命令，弹出如图20 xfrude Options 】对话框。1输入“3”，单击L m I8CBKINTS图 17 Global Element Sizes对话相lhe 3cte3a CdlculaUix of c-rod图 20Element Extmde Options对活框QEleent Extrusion OptionsANm 15 200722：”：S阳18生成的2.D网格的结果保存网格结果：执行Utility MenuFileSave as 命令，弹出Sav

18、e as 对话框。在Save Database To】下拉列表 框中输入文件名“c_rod_2D_mesh”，单击 按钮。采用拖动生成3D网格(1)改变单元类型:单击划分网格工具拖动生成3D网格：执行Main MenuPieprocessorModelingOperateExti ude AreasAlong Nonnal 命令，弹出一个 拾取框，点击整个面，弹出如图21所示的 【Extrude Area along Nomial对话框。在 DIST】文本框中输入“0.5”，单击L咪I按钮。执 行 MainMenuSolutionD efine钮。dsApplyStiucturalDispla

19、cementSym y B.OOn Areas命令，弹出一个拾取 拾取Y=0的所有面号为15、16、17、 21、22和25),单击匚豆J按钮。施加Z方向的约束：执行MainisApplyStnjctural DisplacementOn es命令，弹出一个拾取框。拾取编号为图22生成的3D图22生成的3D网格结果图23施加约束后生成的站果图 21 【Extrude Aiea along Nomial】对话框打开Pan-Zoom-Rotate 匚具栏： 执行 Utility MenuPlotCbls Pan Zoom Rotate.命令，弹出【PanZoomRotate】 I： 具栏，单击工具

20、栏中的旦按钮。显示网格：执行Utility MenuPlotPlotElement,生成的 3D 网格如 图22所示。保存网格结果：执行Utility MenuFileSave as 命令，弹出Save as 对话框。在Save Database To卜拉列表 框中输入文件名“c_rod _3D_mesh”，单击 MJ按钮。施加约束、载荷并求解在大孔的内表面施加对称约束:执行 MainMenuS olutionD efineLoadsApplyStnjcturalDisplacementSym mehy B.OOn Areas命令，弹出一个拾取 框。拾取大孔的内表面(面号为18和19), 单击

21、按钮。在Y=0的所有而上施加对称约束: 447的节点，单击M3按钮，弹出一个对 话框。在DOF to be constrained】下拉列 表框中选择“UZ”选项，单击匚豆J按钮。选择所有实体：执行utility MenuSelectEveiytliing 命令。(5)显示单元：执行Utility MenuPlotPlot Elements 命令，结果如图 23所示。(6)设置面载荷的表示方式：执行 Utility MenuPlotCtidsSymbol 命令，弹出 个对话框 在【Show pres and convect as 下拉列表框中选择“Arrow “选项，单击 钮。Q)在小孔内表面

22、施加面载荷，执行 Main MenuSolutionDefine LoadsApply StiTicturalPressureOn Areas 命令，弹出一 个拾取框。拾取小孔的内表面(面号为23), 单击按钮，显示如图24所示的【Apply PRES on areas对话框。在【Load PRES value文本框中输入“ 1000”，单击I或I按 钮。图 24 Apply PRES on are as 对活机图 24 Apply PRES on are as 对活机图 26 Plot Deformed Slupe 对话和(8)选择PCG迭代求解器：执行Main“DefHindeformed

23、”单选按钮，单击l_咏|按 钮，结果如图27所示。MenuSolutionAnalysisTyp eS ol nConhols命令，弹出如图25所示的【Solution Contiols对话框。在最上面一行点击“Sols Options”，在 “Equation Solver” 选项组中 选择“Pre-condition CG”单选按钮，单击 按钮。Soltrt ion Conf rolkSolz jB心 ic|cat olvb* K Froxr chcxa nolver Sparve diract0 Fr*-C11 n CCJJ kcauvcyi I I I iL :TgMlvejpvad

24、0Accuracy i i i iFront al directtfwQinear Advanced HL 图27变形形状的结果(2)显 zMenuGenei*s0KResultsConb如图28所/a、好口 J；Data mi相用；节点位移云图：执行Main 1PostprocPlot)urplotNodal Solu 命令，弹出 M的【Contour Nodal Solution o在两个下拉列表框中分别选图 25 (Solution Contiols 对话机开始求解运算：执行Main MenuSolutionSolveCuiTent LS 命令，弹 出一个提示框。浏览后执行FileCio

25、se命 令，单击匚匚1按钮开始求解运算。出现一 个Solution is done】对话框时单击一。翎按 钮，完成求解运算。保存分析结果：执行utility MenuFileSave as 命令，弹出Save as 对话框。输入“c_rod_RESU”单击I政I按 钮。9.浏览分析结果(1)显示变形形状：Main MenuGeneralPostprocPlotResultsDefomied Shape 命令，弹出如图 26 所示的【PlotDefonned Shape对话框。在 “KUND Items to be plotted” 选项组中选择择DOFsolution” 和Displacementvector sum” 选项，选择 “Deformed shape with undeformed model ”单选按钮。单击 按 钮，生成结果如图29所示。必Contour Nodal Solution DataItem to b* contoxir*d5 FavoritesNodal Solution度 DD7 SolutionX-Conponni0 T-CMp&acrktZ-Conponni困 Sir.m每J lot