实验一轴承座及微机械车轮的ANSYS实体建模

试验一：轴承座及微机械车轮的ANSYS实体建模

一、试验目的

1、学习ANSYS软件的操作

2、学会建立模型的高级操作和步骤

3、实际操作建立轴承座及微微机械车轮模型

二、试验器材

能够安装ANSYS软件，内存在512MHz以上，硬盘有5G空间的计算机

三、试验说明

1、轴承座的ANSYS实体建模

建立一个轴承座，轴承座各尺寸如下图1所示：

图I

2、微机械车轮的ANSYS实体建模

建立一个微机械车轮，微机械车轮各尺寸如下图2所示

图2

(一)基本思路

有限元分析的最终目的是还原一个实际工程系统的数学行为特征，即分析

必需针对一个物理原型精确的数学模型。广义上洲，模型包括全部节点、单元、

材料属性、实常数、边界条件，以及其他用来表现这个物理系统的特征。

建立模型的典型步骤是：

(1)确定分析目标及模型的基本形式，选择合适的单元类型并考虑如何建立

适当的网格密度。

(2)进入前处理(PREP7)建立模型，一般状况下利用实体建模创建模型。

(3)建立工作平面。

(4)利用几何元素和布尔运算操作生成基本几何形态。

(5)激活适当的坐标系。

(6)用自底向上方法生成其他实体，即定义关键点后生成线、面和体。

(7)用布尔运算或编号限制适当地连接各个独立的实体模型域。

(8)生成单元属性表。

(9)设置单元属性指针。

(10)设置网格划分限制以建立须要的网格密度。若需用自动网格划分功

能，应在退出前处理后激活自适应网格划分。

(11)通过划分实体模型的网格生成节点和单元。

(12)在生成节点和单元后定义面与面的接触单元、自由度耦合及约束方

程等。

(13)保存模型数据为Jobname.DB

(14)退出前处理

四、试验内容和步骤

(一)、轴承座的ANSYS实体建模

1.创建基座模型

⑴生成长方体

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Block>By

Dimensions输入

xl=0；x2=3

yl=0；y2=l

zl=0；z2=3

⑵平移并旋转工作平面

UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPbyIncrements

X,Y,ZOffsets输入2.25,1.25,0.75点击Apply

XY,YZ,ZXAngles输入0,—90,0点击OK。

⑶创建圆柱体

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>

SolidCylinder

WPX=0,WPY=0,Radius=0.75/2,Depth：—1.5,点击OK。

⑷拷贝生成另一个圆柱体

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Copy>Volume拾取圆柱体，点击

Apply,DZ输入1.5然后点击OK（沿Z轴平移1.5个单位）

⑸从长方体中减去两个圆柱体（运用布尔减）

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>

Volumes首先拾取长方体，点击Apply,然后拾取减去的两个圆柱体，点击

OKo如下图所示

2创建支撑部分

⑴显示工作平面

UtilityMenu>WorkPlane>DisplayWorkingPlane

⑵生成长方体

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Block>By

2corners&Z

在创建实体块的参数表中输入下列数值：

WPX=0

WPY=1

Width=1.5

Height=1.75

Depth=0.75

生成如下图

11060241-11-suyuan

3创建轴瓦支架的上部

⑴转移工作平面到某一关键点

UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPto>Keypoints+

在刚刚创建的实体块的左上角拾取关键点0K

⑵创建1/4圆柱

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cy1inder>

PartialCylinder+

在创建圆柱的参数表中输入下列参数：

WPX=0

WPY=0

Rad-1=0

Theta-1=0

Rad-2=1.5

Theta-2=90

Depth=-0.75

OK

5.利用布尔操作生成轴孔

5.1在轴承孔的位置创建圆柱体

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Vo1ume>Cylinder>Solid

Cylinder+

a.输入下列参数：

WPX=0

WPY=0

Radius=1

Depth=-0.1875

b.拾取Apply

c.输入下列参数：

WPX=0

WPY=0

Radius=0.85

Depth=-2

OK如下图所示

5.2从轴瓦支架“减”去圆柱体形成轴孔.

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Subtract>Volumes+

a.拾取构成轴瓦支架的两个体，作为布尔“减”操作的母体。单击Apply

b.拾取大圆柱作为“减”去的对象。单击Apply

c.拾取步a中的两个体，单击Apply

d.拾取小圆柱体，单击0K

如下图所示

6创建一个三角面并形成三棱柱

⑴创建三角面

a.MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>

ThroughKPs+

b.拾取轴承孔座与整个基座的交点。

c.拾取轴承孔上下两个体的交点

d.拾取基座上上步建立的关键点，单击0K完成了三角形侧面的建模。

⑵沿面的法向拖拉三角面形成一个三棱柱。

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Opcrate>Extrude>Areas〉Along

Normal+

a.拾取三角面，单击[OK]

b.输入DIST=-0.15,厚度的方向是向轴承孔中心，单击[0K]

7沿坐标平面镜射生成整个模型

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Reflect>Volumes+

a.拾取All

b.拾取“Y-Zplane,单击OK

(二)、微机械车轮的ANSYS实体建模

(1)创建2D模型

1.生成3个矩形面：如图所示

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Rectangle>ByDimensionso

弹出CroatoRoctanglQByDimensions对话框。依次输入三个平面的参数,

55.55.57.257.257.75

051.52.250.53.75

单击Applyo

2.面相加操作：MainMenu>Preprocessor>Mode'ing0perate>Boo

leans>Add>Areas,弹出一个拾取框,单击PickAll。

AN第

TYM：尔192014

m35：g

11060241,】l・8uyu3r>

3.打开线编号:UtilityMenu>PlotCtrls>Numberingo

4.显示线:UtilityMenu>Plot>Line.

ANSYS

1143

LiteKUHMRI92014

1-B

110W241-U-5uyuan

5.线导角：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>LineFi1let.

然后依次分别拾取线7和14、7和16、13和5、5和15,结果如图

ANSYS

L(NB5

LINEKIH次192014

10:46:30

1106024】-ll-3uygn

6.打开关键点编号:UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering.弹出Plot

NumberingControls对话框。选择KeypointNumber复选框。

7.生成圆弧线:MainMenu>Preprocessor>Modcling>Create>Line>Arcs>By

EndKPs&Rad,然后重复对编号9、10、11及10、1后12的关键点生成圆弧RAD=0.4,

最终单击0K按钮。

8.由线生成面:MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas

Arbitrary>ByLines,弹出一个拾取框。拾取编号为2、6、8的线，单击Apply

按钮分别拾取编号“19、20、21”“22、23、24”“12、17、18”“11、26”“9、

25”进行生成面的操作，最终单击0K按钮。如图所示。

06024

9.面相加：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>

Add>Areas,弹出一个令取框。单击PickAll按钮，生成结果如图所示

ANSYS

AFEA8114.5

IfVtXtBC3192014

)B：14:47

11060241-11-suywm

（二）生成3D模型

1定义两个关键点（用来定义旋转轴）：MainMenu>

Preprocessor>Create>Keypoints>InActiveCS..

NPT=50,X=0,Y=0,7=0,

NPT=51,X=0,Y=5,Z=0,单击OK按钮。

2.2D拖动生成3D：MainMenu>Preprocessor>Operate>Extrude>Areas>About

Axis,弹出一个拾取框。单击按钮，然后拾取定义的两个编号为5（）、51的关键点，

单击OK按钮。弹出SweepAreasaboutAxis对话框，在后面的文本框中输入圆

弧角为45度输入NSEG=2,即生成的实体由两个块体组成，单击0K按钮。

3关闭线编号显示:UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering,清除LineNumber复选框，

单击OK按钮。

4变更视图方向：UtilityMenu>PlotCtrls>PanZoomRotate.

ANSYS

MbtfAKAB19284

5.显示工作平面:UtilityMenu>WorkPlane>DisplayWorkingPlane.

6.移动工作平u面:UtilityMenu>WorkPlane>0ffsetWPto>KeyPoint,弹出

一个拾取框，拾取编号为27和28的关键点，单击0K按钮。

ANSYS

VOLUMES

TYPENUMMAR192014

18:23:48

11060241-11-suyuan

7.旋转工作平面：UtilityMenu>WorkPlanc>OffsetWPbyIncrements,

在XYYZ,ZXAngles输入框中输入0,-90,0,然后点击OK.

8生成一个实心圆柱体：MainMenu>Preprocessor>Modcling>Create>Volumcs>

Cylinder>ByDimensions,弹出一个CreateCylinderbyDimensions对话框,

在RADI栏中输入0.45:在Zl,Z2中分别输入1,-2,单击0K按钮.生成实心圆柱如

图所示。

ANSYS

VOLUMES114.5

TYPENUM

MAR192014

18:27