ANSYS模型分析—大作业

有限元原理与工程应用论文题目液压块凸起高度与外载荷关系研究姓名舒贻胜学号21425172学科(专业)机械工程所在学院机械工程学院任课教师李德骏提交日期2015.1.26有限元原理与工程应用目录0、问题描述...........................................................................................31、单元类型及材料模型选择................................................................42、建立模型...........................................................................................43、网格划分...........................................................................................64、建立接触关系...................................................................................65、节点耦合...........................................................................................76、施加约束...........................................................................................87、施加载荷...........................................................................................98、求解.................................................................................................129、后处理.............................................................................................1210、总结...............................................................................................15有限元原理与工程应用0、问题描述由于我目前并没有合适的题目可进行ansys分析，于是转而从师兄们的课题中挖掘出相关点进行有限元分析，最终找到以下问题点进行分析。该问题来源于液压机床，将实际问题简化后建立如下模型：如下图示，件1为一个圆柱块，中间被挖去一部分，空心部分充满了高压液体，压强为80MPa，在件1的上面有一个相对无限大的刚性板，工作时从板的上表面施加压力F。在液压作用下件1上表面凸起造成件1和件2接触面存在间隙，F的作用是减少上述间隙，不同大小的力会形成不同的间隙，最终的问题就是求出力F和间隙δ之间的关系曲线。图1压块部位结构图2加载后变形示意图FP有限元原理与工程应用1、单元类型及材料模型选择2、建立模型实际模型尺寸如下图所示：有限元原理与工程应用有限元原理与工程应用3、网格划分采用自由分网方式对模型进行网格划分，初始划分网格尺寸设置稍大，随后对内腔附近的网格加密。4、建立接触关系如图示，在外载荷作用下，体1的面A和体2的面B会分离且通过部分面接触，因此需要在面A和面B之间建立接触有限元原理与工程应用5、节点耦合由于体2被假设为刚形体，在加载过程中，各节点之间相对位置不会发生变化，因此需要对体2上所有节点耦合自由度。首先通过select选取体2上所有节点，其次进行耦合。有限元原理与工程应用6、施加约束1）并对体2上所有节点进行X，Y方向约束。有限元原理与工程应用2）对体1下表面施加全约束。7、施加载荷1）对体1内腔施加压强，大小为80MPa。有限元原理与工程应用2）建立分析类型，并保存载荷步。对体2上表面施加-Z方向载荷，大小如下图所示。有限元原理与工程应用有限元原理与工程应用8、求解9、后处理1）F=0时分析结果有限元原理与工程应用位移云图应力云图从上图可以看出，圆柱块在高压液体作用下，当圆盘上施加外载为0时，变形结果如图示，其中最大变形位于正中间（圆心）处，其变形量为0.427mm，最大应力发生在下图黑色圆圈内部（即尖角处），最大应力为2.76GPa。2）F=80kN时分析结果位移云图应力云图有限元原理与工程应用3）建立间隙大小变量在体1上表面边缘和体2下表面上各取一个节点，将其Z向变形量分别建立变量Z1、Z2，在此基础上建立变量Z3，其中Z3=Z2-Z1,根据变形图可知Z3即为最终的间隙大小。上图曲线是外载荷F与间隙δ之间的关系曲线，可以看出，随着力F的增加，间隙先是增大，然后逐渐减小，在F为20000N左右时，间隙达到最大。而这一变化趋势与我们通常所理解的也符合，力刚开始加载时，由于液压的作用在体1上表面形成凸起，将体2顶起，间隙会越来越大，随后由于力F越来越大，凸起被压缩，最终导师凸起被完全压回，间隙最终趋于0。因此，该分析过程较好的与实际过程一致。有限元原理与工程应用10、总结1）这门课是我这学期最满意的几门课之一，老师讲的也不错，但最重要的是在这个过程却是学到了东西，有限元分析这块知识是我以前工作期间就很羡慕其他研究生同事的一项技能，感觉很厉害，不过后来听别人说这只是花瓶，没什么用，但上述看法都是在别人的影响下了解到的，并不是自己在真正了解后的看法，所以这学期自己真正学到后才知道有限元的用途和价值，而所谓觉得它是花瓶或者用来申报项目奖的人，可能还没真正学会这门技术，或者说没有吧有限元技术真正与实际分析结合起来，所以我的一个体会就是，一个东西好不好，只有自己真正了解掌握后才能做出判断。2）有限元分析学习一段时间后，感觉自己学习的真是沧海一粟，越是学的深越是觉得自己知识的浅薄，可能自己在今后两年的学习中都要始终穿插学习下去。目前觉得有限元分析过程有几个问题对我来说还要针对学习，一个就是约束和载荷，另外一个就是后处理，很多时候不知道如何把实际中的参数与模型中的变量联系起来，导致过程模拟出来后不知道如何去找相应的参数，这一点在今后的自学中我要加强学习。还有就是后续分析，一个分析做完了，常常都不知道对错或精确度，只是看下变形过程符合自然是太简单了，这一方面目前我还是未知的，也需要学会如何分析。