基于Hyperworks前处理轴承速度及应力分析

基于Hyperworks前处理Ansysls-dyna分析轴承速度及应力分析1.轴承3D模型的建立轴承组成：外圈，保持架，滚动体，内圈2.为了方便画网格用CATIA把轴承切成小块得到下图结果3.把文件保存为STP格式，导入Hyperworks中进行网格处理，得到如下图结果：外圈（绿色）保持架（蓝色）滚动体（黄色）内圈（浅蓝色）3.1本例中网格要求为8节点六面体，所以为了方便画网格，先用3维软件对模型进行简单的处理，处理结果如下图所示：3.1.1对滚动体网格的画分：1).1/8滚动体模型如下图所示：2).对粉红色部分画网格：切换到onevolume模块，选中粉红色实体，density设置为3，点mesh.3).对绿色部分进行网格划分：切换到onevolume模块，选中绿色实体，elemsize设置为0.2，点mesh操作步骤：1,TOOL------orgnize---我们要把body11和333合成一体，element选中body11（点击bycollector-选中body11），destcomponent选中333，点击MOVE即可。4).将绿色网格移到粉色网格部件里，合并网格，如下图：5).对1/8网格镜像：Based点选择圆心的节点即可点击duplicate---currentcomp---reflect,完成镜像，如下图：按上述方法重复操作可得到整个滚动体的网格模型，如下图所示：在tool---edges面板检查间隙，合并节点。选择ELEMEN，先选绿色任务栏中第三个后选倒数第二个。消除缝隙3.1.2对外圈进行网格模型建立：1).建立截面网格：步骤：选择2D—AUTOMESH，如果出现三角形网格，则在网格边上改变网格的份数，然后按mesh刷新，记住得定义工作对象2).对上述网格进行旋转，得到实体网格：选中3D--spinelems面板，在elems中选择画的面网格，选Z轴，Based点选择外圈的中心点，angle设置180，onspin设置为100，点击spin+,得到下图结果：3).由于上步存在面网格，我们需要将其删除(不能重复网格)：按F2进入删除界面,如下图：已被选择上4).对上一步得到的实体网格进行镜像（操作方法同上述滚动体的镜像相同），得到整个轴承外圈，结果如下图：5).用edges面板检查间隙，合并节点。内圈用同样方法可以得到，结果如下图：3.1.3对保持架网格建立：为了方便保持架的网格画分，将其模型建立成如下图所示结构（共七部分）：1).首先对绿色部分网格的画分，其他六部分可以参考绿色结构画分的方法进行网格建立：四条白色的边线分别在U,V,W中输入如上图的数值，点Mesh,完成网格建立。如下图：2).其他部分按同样的方法建立，注意U,V,W数值的设置，使其节点与已画好的网格相对应，完成后用edges面板合并节点，完成七部分网格的建立。如下图：注意事项：1,模型边上可能出现多余的点，如何删除?答：F11-toggleedgelines(点击被点分成的两条边即可2，最后需要把保持架的每一块组成一体步骤：tool—organise—element—bycollect—选择要移动的一块（destnationcomponent为不动的组件）3镜像步骤：tool-reflect—elems—选中镜像单元（shift+左键）-duplicate—currentcomp然后再选点和方向（想往哪个方向镜像就选哪个方向）3).对画好的网格进行镜像，得到如下图结果：4).因为此轴承有七个滚动体，因此我们要对滚动体和保持架进行阵列，首先我们对保持架阵列，因为是要阵列，所以在我们上一步处理的结果中，多了一边，在这里我们需要将其删掉进入F2面板，进行单元的删除，得到如下结果：5).对上一步得到的结果进行阵列：需要删掉的单元内外圈的圆心点在angle中输入51.42857（360/7），点Rotate+,完成一步阵列，得到如下结果：6).重复上述操作，可得到整个保持架的网格模型，如下图重复上述操作是指继续按ELEMS—duplicate—currentcomp—rotate+进入edges面板，进行边界检查，全并节点，完成保持架的网格建立。7).同样方法对滚动体进行阵列，得到如下结果：到此轴承的网格模型已经建立完成，如下图所示：8载荷面的提取1)Tool---face---comps—点击内圈---findfaces2)创建zaihemian组件component(右击左边框的空白处creat--component)3)把内圈内表面移到zaihemian组件里去Tool—organise—elems(先点内表面在elems-byface)—destcomponent为zaihemian—move隐掉所有component只留载荷面，把视图方向调到XY方向删除半个面（F2—shift+左键）只留出半个面4.对网格单元类型进行设置（ETType）：4.1创建单元类型：外圈、保持架、滚动体、内圈为SOLID164,粉红色的加载壳单元为SHELL1634.2对外圈、保持架、滚动体、内圈施加单元类型：1).在Assignvalue中选中ETRef.No,然后在后面选中1-SOLID164，再选中GUNDOGNTI-1,WAIQUAN-2,BAOCHIJIA-3,NEIQUAN-4四部分后，点SET,弹出对话框，选YES.2).在Assignvalue中选中ETRef.No,然后在后面选中2-SHELL163，再选中ZAIHEMIAN后,点SET,弹出对话框，选YES.3).关闭单元设置对话框。当实体单元赋予不了滚动体，则滚动体里存在壳单元即面，怎么删除壳单元？F2—elems—byconfig—点击视图显示白色魔方--delete5.添加材料属性：因为有外圈、保持架、滚动体、内圈、载荷面五部分，要对每部分加材料，所以要创建五个材料属性1）.外圈、滚动体、内圈、载荷面材料属性：DEN:7.8E-6,EX:2.08E5,NU:0.32).保持架材料属性：DEN:7.75E-6,EX:2.19E5,NU:0.35.1添加滚动体材料弹出如下界面，把滚动体材料输入点Return即可。5.2外圈、内圈、载荷面、保持架材料属性也按此方法添加。最终材料有5个，如下图所示：5.3对5个部分施加材料：5.4.在AssignValue中选MatsetNo.然后对号入座设置材料，同单元类型方法一样。6.添加实常数1).因为载荷面是壳单元，所以我们需要对其设置一个实常数（SOLID164单元不需要实常数）。此方法同单元类型与材料属性设置类似，Realset的具体参数我们先不进行设置，等文件放入ANSYS中再进行设置（Hyperworks中也可以设置）。注意：在HyperMesh中我们应该给轴承赋予单元类型（壳单元中的实常数也要添加，可以不更改参数但是必须添加）、材料参数这些都是必须添加，然后再赋给相应的零件，这样才能导入ANSYS中去，才有可能计算成功。2).将实常数施加到载荷面上：7.将文件导出：8.保存文件9.ANSYS读取文件：9.1运行ANSYS,工作目录设定及打开文件：点击PLOT-element显示有限元模型9.2设定实常数:如果在HY里设置好，此步不需要再设定，检查一下即可按上图设置即可，关闭对话框。9.3.更新材料：下图中材料编号1、2、3、4、5分别对应了滚动体、外圈、保持架、内圈、载荷面（此处对应与HY中施加的材料同步的），此处我们只需把材料3、5更新就可以了9.3.1对3号材料重新定义：9.3.2对5号材料重新定义：10.定义接触对（我们首先需要重新定义一个载荷面）：10.1创建PART号（此处操作方便后面施加约束，很多初学者容易在这地方出错）：此时系统会自动创建出part号，我们需要自己把part号我们的部件对应上去（根据材料号来对比较方便）：由上图可以看出：PART1----外圈（MAT2）PART2----保持架(MAT3)PART3----滚动体(MAT1)PART4----内圈(MAT4)PART5----载荷面(MAT5)1）我们需要创建的接触为3-1，3-2，3-4，2）查看接触对：10.11或者我们可以直接创建PART号（比较容易设置接触对）点击LS-DYNAOPTION----PARTSOPTION---ADDPART–OK1对应滚动体2对应外圈3对应保持架4对应内圈5对应载荷面然后就查看接触对LISTENTITIES如上10.2定义载荷与速度的参数：Parameters---arrayparameters---define/edit----Add同样的方法对V和T进行定义：10.3施加速度：速度施加到载荷面上（PARTN0：5）：10.4施加载荷：ANSYS中施加载荷需要有载荷的组元，因此我们需要创建一个节点元，方法如下：1）显示载荷面单元SELECT---ENTITIES,弹出如下对话框，按下图设置后点OK,然后PLOT----ELEMENTS，可得到载荷面有限元网格单元2）创建节点组元：SELECT---COMPONENTMANAGERPLOT----ELEMENTS至此我们创建了一个可以施加载荷的节点组元。创建一个LOAD部件3）施加载荷：4）施加约束：选中外圈部分节点后，点OK,弹出如下图对话框（只放Z向的自由度）：11计算时间的设置Solution----timecontrols----solutiontime----0.112.输出类型设置Outputcontrol----ADD/LS-DYNA13.输出点设置Fileoutputfreq----Numofstep---100014.计算如何查看模型的单元数和节点个数。点TOOLS—COUNTS---选择ELEMT---按SHIFT框选全部，可以从图中看出