ANSYS报告-支座零件建模及结构静力模拟分析

《材料成形过程数值模拟》题目：支座零件建模及结构静力模拟分析报告1一、问题描述上图为需要建立的模型的3D示意图，底座为36×70的矩形，四个角均为半径为7的倒角，同时底座上还有四个半径为4的通孔，底座上的主体是一个空心圆柱体，圆柱体高为44，内径为10外径为17，有一个凸台，凸台上有一个半径为6的通孔，同时在空心圆柱体两侧还有肋板。使用材料为Q235钢材，弹性模量为206000Mpa，泊松比0.3，密度为7840kg/M3,屈服强度为235Mpa。固定底面不动，从上平面施加向下的50Mpa的载荷。二、问题分析选用自顶向下建模的方式。先做一个矩形块为底板，然后对底板的四个角进行倒角，然后在底板上建立四个圆柱体，用底板减去圆柱通孔。建立中心的大圆柱体，然后再建立一个半径为10的小圆柱体，用底板加上大圆柱体减去半径小的圆柱体形成空心圆柱体。然后建立肋板，并减去空心圆柱体中心的部分肋板，修整肋板。建立凸台，变换坐标系，建立一个圆柱体在凸台上，然后减去这个圆柱体达到打孔的目的，最后将全部模型进行合并操作。建模完成后划分有限单元格并设置单元尺寸，输入钢材的参数，确定约束条件，在模型上方施加50Mpa的载荷，通过软件对受力情况进行分析模拟并保存示意图。三、模拟计算过程自上向下建模：1.定义工作文件名和工作标题1）定义工作文件名：File|ChangJobname，输入文件名称，OK。2）定义工作工作标题：File|ChangeTitle，输入工作标题,OK。3）重新显示：Plot|Replot2.显示工作平面1）显示工作平面：WorkPlane|DisplayWorkingPlane2）关闭三角坐标符号：PlotCtrls|Windowcontrols|WindowOptions|Locationoftriad|Notshown3）显示工作平面移动和旋转工具栏：WorkPlane|OffsetWPbyIncrements,把角度degrees调整到90°，然后通过旋转X,Y,Z轴来建立，X轴在前，Y轴在右，Z轴在上的右手坐标系。3.生成支座底板1）生成矩形块：Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Block|ByDimensions,然后分别输入0，36；0，70；0，10。2120160522MAY11201916:34:03VOLUMESTYPENUM4.支座底板倒角操作1）面倒角：Preprocessor|Modeling|Create|Areas|AreaFillet，然后用鼠标选择两个相交的平面，回车确定，在曲面半径输入7，回车，重复四次。120160522MAY11201917:36:28AREASTYPENUM2）体用倒角面分开：Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Divide|Volumesbyarea，先选中整个矩形块，回车确认，在依次选中四个倒角面，确认。3）体删除操作：Preprocessor|Modeling|Delete|VolumeandBelow，依次选中四个角，确认，删除支座底板的4个角。120160522MAY11201917:42:17AREASTYPENUM120160522MAY11201918:00:19AREASTYPENUM5.支座底板打孔操作31）生成第1个圆柱体：Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Cylinder|SolidCylinder输入WPX=7，WPY=7，半径4，高度20，OK。2）生成第2个圆柱体：Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Cylinder|SolidCylinder输入WPX=29，WPY=7，半径4，高度20，OK。3）生成第3个圆柱体：Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Cylinder|SolidCylinder输入WPX=29，WPY=63，半径4，高度20，OK。4）生成第4个圆柱体：Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Cylinder|SolidCylinder输入WPX=7，WPY=63，半径4，高度20，OK。5）体相减操作：Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Subtract|Volumes，先选择被减的基体，OK。在选择四个要减去的圆柱体，OK。120160522MAY12201913:46:48VOLUMESTYPENUM120160522MAY12201913:49:06VOLUMESTYPENUM6.生成中间的圆柱体1）生成第1个圆柱体：Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Cylinder|SolidCylinder输入WPX=18，WPY=35，半径17，高度44，OK。2）生成第2个圆柱体：Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Cylinder|SolidCylinder输入WPX=18，WPY=35，半径10，高度60，OK。3）体相减操作：Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Subtract|Volumes，先选中被减的支座底板和半径为17的圆柱体，OK。再选择要减去半径为10的圆柱体，OK。120160522MAY12201914:08:35VOLUMESTYPENUM120160522MAY12201914:09:27VOLUMESTYPENUM7.生成肋板1）生成矩形块：Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Block|ByDimensions,然后分别输入14.5，21.5；0，70；10，39。2）筋板用半径为17的圆柱面分开：Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Divide|Volumesbyarea，先选择矩形块，OK。再选择大圆柱的外表面，OK。3）体删除操作：Preprocessor|Modeling|Delete|VolumeandBelow，4选择半径为17的圆柱面所包围的那部分筋板，OK。120160522MAY12201914:21:01VOLUMESTYPENUM120160522MAY12201914:25:23VOLUMESTYPENUM8.修整肋板1）由关键点生成面：Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Arbitrary|ThroughKPs，选择确定平面的四个点，OK。2）用面分解体：Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Divide|Volumesbyarea，先选择两边的肋板，OK。再选在分开他们的两个面，OK。3）删除体操作：Preprocessor|Modeling|Delete|VolumeandBelow，选中要删除的两块体积，OK。120160522MAY12201915:19:51VOLUMESTYPENUM120160522MAY12201915:22:02VOLUMESTYPENUM9.生成凸台1）生成矩形块：Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Block|ByDimensions,然后分别输入18，40；24，46；0，38。2）凸台用半径为17的圆柱面分开：Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Divide|Volumesbyarea，先选择要被分开的矩形块，OK。再选择大圆柱外表面，OK。3）删除体操作：Preprocessor|Modeling|Delete|VolumeandBelow，选择要删除的部分，OK。5120160522MAY12201915:36:26VOLUMESTYPENUM120160522MAY12201915:37:35VOLUMESTYPENUM10.在凸台上建立空心圆柱1）平移工作平面：WorkPlane|OffsetWPbyIncrements,在上部的框中输入40，35，26。2）旋转ZX工作平面：WorkPlane|OffsetWPbyIncrements,在下部的框中输入0，0，-90。3）生成空心圆柱体：Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Cylinder|solidCylinder输入WPX=0，WPY=0，半径6，高度22，OK。4）体相减操作：Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Subtract|Volumes，先选中凸台+空心圆柱，OK。在选中要减去的半径为6的圆柱体，OK。120160522MAY12201916:06:05VOLUMESTYPENUM120160522MAY12201916:08:59VOLUMESTYPENUM5）合并所有体积：Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Add|6）关闭工作平面：Workplane|DisplayWorkingPlane。7）保存实体模型数据。11.划分有限元网格1）选择单元类型：Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete单击“Add”按钮，弹出“单元类型库”对话框，选择“Solid”中的“Brick8node185”选项，单击OK、CLOSE。2）设置单元尺寸命令：Preprocessor|Meshing|SizeCtrls|ManualSize|Globe|Sizesize输入“1”，单击OK3）生成有限元网格Preprocessor|Meshing|Mesh|Volumes|Free6在弹出的拾取框中，单击PICKALL4）保存有限元模型数据120160522MAY12201916:59:03ELEMENTS12.输入数据1）Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels，点击Structural|Linear|Elastic|Isotropic，输入弹性模量2.06e5和泊松比0.3，OK。2）Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels，点击Structural|Nonlinear|Inelastic|RateIndependent|IsotropicHardeningPlastic|MisesPlasticity|BIlinear。输入235和0，OK。73）Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels，点击Structural|Density，输入密度7.84e-6，OK。4）13.建立约束面Preprocessor|Loads|AnalysisType|NewAnalysi,，选择Static。Preprocessor|Loads|DefineLoads|Apply|Structural|Displacement|OnAreas,选中下底面和四个钻孔。14.建立压力面Preprocessor|Loads|DefineLoads|Apply|Structural|Pressure|OnAreas，选择大圆柱上平面，OK。815.结果图Solution|Solve|CurrentLS，OK。四、模拟结果分析1.X轴位移：1MNMX20160522-.00195-.001516-.001083-.650E-03-.217E-03.216E-03.649E-03.001082.001515.001948MAY14201922:58:31NODALSOLUTIONSTEP=1SUB=1TIME=1UX(AVG)RSYS=0DMX=.011391SMN=-.00195SMX=.00