连杆受力分析实例

连杆受力分析1连杆受力分析问题描述:如图1所示的几何模型，连杆的厚度为0.5mm。在小头孔的内侧90°范围内承受P=l000pa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=1.21*10^11pa，泊松比为0.3。图1连杆的几何模型1.定义工作文件名和工作标题(1)定义工作文件名：执行UtilityMenuFileChangeJobname命令，在弹出的【ChangeJobname】对话框中输入“c-rod”，选择【Newloganderrorfiles】复选框，单击按钮。(2)定义工作标题：执行UtilityMenuFileChangeTitle命令，在弹出的【ChangeTitle】对话框中输入“Thestresscalculatingofc-rod”，单击按钮。(3)重新显示：执行UtilityMenuPlotReplot命令。2.定义单元类型及材料属性(1)设置单元类型：执行MainMenuPreprocessroElementTypeAdd/Edit/Delete命令，弹出【ElementTpyes】对话框。单击按钮，弹出【LabraryofElementTypes】对话框。选择“NotSolved”和“MeshFacet200”选项，单击按钮。(2)设置单元选项：单击ElementTypes对话框中的按钮，弹出如图2所示的【MESH200ElementTypeOption】对话框。设置“K1”为“QUAD8-Node”，单击按钮。单击按钮，弹出【LibraryOfElementType】对话框。选择“StructuralSolid”和“Brick20node95”选项，单击按钮，单击按钮。连杆受力分析2图2【MESH200ElementTypeOption】对话框(3)设置材料属性：执行MainMenuPreprocessorMaterialPropsMaterialModels命令，弹出如图3所示的【DefineMaterialModelsBehavior】窗口。双击【MaterialModelAvailable】列表框中的“Structural\Linear\Elastic\Isotropic”选项，弹出【LinearIsotropicMaterialPropertiesForMaterialNumberl】对话框。输入“EX=30e6，PRXY=0.3”，单击按钮。执行MaterialExit命令，完成材料属性的设置。图3【DefineMaterialModelsBehavior】窗口3.建立2D模型(1)创建两个圆环面：执行MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasCircleByDimensions命令，显示【CircularAreabyDimensions】对话框。如图4所示输入数据，单击按钮。在【THETAl】文本框中输入“45”，单击按钮。图4输入数据连杆受力分析3(2)打开面编号控制：执行UtilityMenuPlotCtrlsNumbering命令，弹出如图5所示的【PlotNumberingControls】对话框。选择【AreasNumber】复选框，单击按钮。图5【PlotNumberingControls】对话框4.创建两个矩形面(1)生成矩形面：执行MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasRectangleByDimensions命令，弹出【CreateRectanglebyDimensions】对话框。如图6所示输入数据，单击按钮。“X1，X2”及“Y1，Y2”中分别输入“-1.8，-1.2”及“0，0.3”，单击按钮。图6输入数据(2)平移工作平面：执行UtilityMenuWorkPlaneOffsetWPtoXYZLocations命令，弹出一个拾取框。在坐标栏中输入“6.5”，单击按钮。(3)将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：执行UtilityMenuWorkPlaneChangeActiveCStoWorkingPlane命令。(4)创建另两个圆环面：执行MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasCircleByDimensions命令，弹出【CircularAreabyDimensions】对话框。输入“RADl=0.7”，“RAD2=0.4”，“THETAI=0”，“THETA2=180”，单击按钮。输入“THETA2=135”，单击按钮。(5)面叠分操作：执行MainMenuPreprocessorModelingOperateBooleansOverlapAreas命令，弹出一个拾取框。拾取编号为A1、A2、A3和A4的面，单击按钮。选择编号为A5和A6的面，单击按钮，生成结果如图7所示。连杆受力分析4图7生成结果(6)激活总体笛卡儿坐标系：执行UtilityMenuWorkPlaneChangeActiveCStoGlobalCartesian命令。(7)定义4个新的关键点：执行MainMenuPreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS命令，弹出【CreateKeypointsinActiveCoordinateSystem】对话框，如图8所示。在【Keypointnumber】和【LocationinactiveCS】文本框中输入“28”、“2.5”和“0.5”，单击按钮。输入“29”、“3.25”和“0.4”，单击按钮，输入“30”、“4”和“0.33”，单击按钮，输入“31”、“4.75”和“0.28”。单击按钮，生成结果如图9所示。图8输入数据图9生成关键点的结果(8)激活总体柱坐标系：执行UtilityMenuWorkPlaneChangeActiveCStoGlobal连杆受力分析5Cylindrical命令。(9)创建样条线：执行MainMenuPreprocessorModelingCreateLinesSplinesWithOptionsSplineThruKPs命令，弹出一个拾取框。按顺序拾取编号为5、28、29、30、31和22这6个关键点。单击按钮，弹出【B-Spline】对话框。如图10所示输入数据，单击按钮，生成的样条曲线如图11所示。图10输入数据图11生成的样条曲线5.生成一个新面(1)在关键点间创建直线：执行MainMenuPreprocessorModelingCreateLinesLinesStraightLine命令，弹出一个拾取框。拾取编号为1和18的关键点，单击按钮。(2)打开线的编号并显示线：执行UtilityMenuPlotCtrlsNumbering命令，弹出【PlotNumberingControls】对话框。选择【LineNumber】复选框，单击按钮。执行UtilityMenuPlotLines命令，显示结果如图12所示。连杆受力分析6图12显示所有线及其编号(3)由线生成新的面：执行MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitraryByLines命令，弹出一个拾取框。拾取编号为6、1、7和25的4条线，单击按钮，生成结果如图13所示。图13连杆体面的生成结果(4)放大连杆的左面部分：执行UtilityMenuPlotCtrlsPanZoomRotate…命令，显示【Pan-Zoom-Rotate】工具栏。单击按钮。然后拾取连杆的左面大头孔部分，单击完成放入操作。(5)线倒角：执行MainMenuPreprocessorModelingCreateLinesLineFillet命令，弹出一个拾取框。拾取编号为36和40的线，单击按钮，弹出【LineFillet】对话框。如图14所示输入数据，单击按钮。然后重复上述操作，对编号为40、31、30和39的线进行倒角。单击按钮，生成结果如图15所示。连杆受力分析7图14输入数据图15生成结果(6)由前面定义的3个线倒角创建新的面：执行MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitraryByLines命令，弹出一个拾取框。拾取编号为12、10和13的线，单击按钮。拾取编号为17、15和19的线，单击按钮。拾取编号21、22和23的线，单击按钮。(7)面相加操作：执行MainMenuPreprocessorModelingOperateBooleansAddAreas命令，弹出一个拾取框。单击按钮。单击【Pan-Zoom-Rotate】工具栏中的按钮，生成结果如图16所示。连杆受力分析8图16面相加操作后生成的结果(8)关闭线及面的编号：执行UtilityMenuPlotCtrlsNumbering命令，弹出【PlotNumberingControls】对话框。清除【LineNumber】复选框，单击按钮。(9)保存几何模型：执行UtilityMenuFileSaveas命令，弹出【Saveas】对话框。在【SaveDatabaseTo】下拉列表框中输入文件名“c-rodmodel”，单击按钮。6.生成2D网格(1)设置单元尺寸并划分网格：执行MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool命令，弹出划分网格工具栏。单击“Sizecontrols:”栏“Global”旁边的按钮，弹出如图17所示的【GlobalElementSizes】对话框。在【SIZE】文本框中输入“0.2”，单击按钮。单击划分网格工具栏中的按钮，弹出一个拾取框。单击按钮，采用自由网格划分的结果如图18所示。图17【GlobalElementSizes】对话框连杆受力分析9图18生成的2-D网格的结果(2)保存网格结果：执行UtilityMenuFileSaveas命令，弹出【Saveas】对话框。在【SaveDatabaseTo】下拉列表框中输入文件名“c_rod_2D_mesh”，单击按钮。7.采用拖动生成3D网格(1)改变单元类型：单击划分网格工具栏中的第一个按钮，弹出如图19所示的【MeshingAttributes】对话框。在【ElementTypeNumbe】”下拉列表框中选择“SOLID95”选项，单击按钮。图19【MeshingAttributes】对话框(2)设置拖动方向的单元数目；执行MainMenuPreprocessorModelingOperateExtrudeElemExtOpts命令，弹出如图20所示的【ElementExtrudeOptions】对话框。在【VALl】文本框中输入“3”，单击按钮。连杆受力分析10图20【ElementExtrudeOptions】对话框(3)拖动生成3D网格：执行MainMenuPreprocessorModelingOperateExtrudeAreasAlongNormal命令，弹出一个拾取框，点击整个面，弹出如图21所示的【ExtrudeAreaalongNormal】对话框。在【DIST】文本框中输入“0.5”，单击按钮。图21【ExtrudeAreaalongNormal】对话框(4)打开【Pan-Zoom-Rotate】工具栏：执行UtilityMenuPlotCtrlsPanZoomRotate…命令，弹出【Pan-Zoom-Rotate】工具栏，单击工具栏中的按钮。(5)显示网格：执行UtilityMenuPlotPlotElement，生成的3D网格如图22所示。连杆受力分析11图22生成的3D网格结果(6)保存网格结果：执行UtilityMenuFileSa