现代设计技术.docx

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现代设计技术

现代设计技术

学号：

0121304942112

报告书

题目

基于ANSYS螺旋桨模态及静态结构分析

学院

机电工程学院

专业

机械制造及其自动化

班级

机械1301

姓名

赵云成

指导老师

刘晓刚

2016

年

5

月

28

日

螺旋桨结构模态分析

ANSYS15.0将有限元分析和计算机图形学以及优化设计等技术有机地结合在一起,在现代工程中的应用日益广泛,给现代工程人员的设计制造带来了极大的方便[1]。

本文所使用的螺旋桨是由两个桨叶和中央的桨毂组成，桨叶好像一扭转的细长机翼安装在桨毂上,发动机轴与桨毂相连接并带动它旋转。

它的优点是结构简单、成本低、可传递较大的扭矩,其缺点是所对联两轴之间有相对位移,易引起附加载荷,使工作情况恶化,对两轴安装精度要求较高,不能缓冲减振。

对于振动很小的工况条件和中高速、刚性不大的两轴,还是很实用的。

由于它的机构和载荷的复杂性,以往的设计都只是根据经验来确定它的参数和结构优化。

鉴于此,建立有限元分析它的受力情况,以改善它的结构和性能是必要的。

问题描述

如图是螺旋桨的模型。

在接下来的分析中，由于两翼是一样的，所以仅对其中一个进行分析。

对其进行模态分析，求解末态自由度。

单元类型和材料属性

模型单元：

Solid186，由系统自定义，workbench自动导入

模型材料：

结构钢（StructuralSteel）

模型的建立

用SolidWorks建立模型，然后由workbench的geometry导入，并进行相关的分析。

导入ANSYS

网格的划分

划分方法：

sweepmethod

精度设定：

设置Elementsize为100mm，整体上以中间圆形平面为基准，以5mm为步长划分网格，整体均匀。

部分圆角处以0.5mm为步长细分，划分合理，如图所示。

理由：

为确保单元划分均匀和充分。

加载情况

加载情况如下图所示

求解及后处理

求解表格

求解云图

一阶模态响应

二阶模态响应

三阶模态响应

四阶模态响应

五阶模态响应

六阶模态响应

螺旋桨模型的静态结构分析

如图是螺旋桨的模型。

在接下来的分析中，由于两翼是一样的，所以仅对其中一个进行分析。

对其进行静态结构分析，计算在固定不变的载荷作用下的结构效应。

单元类型和材料属性

模型单元：

Solid186，由系统自定义，workbench自动导入

模型材料：

不锈钢（StainlessSteel）

弹性模量E（75*1000）

泊松比（0.25）

密度DENS（2.7g/cm3）

模型的建立

用SolidWorks建立模型，然后由workbench的geometry导入，并进行相关的分析。

导入ANSYS

网格的划分

划分方法：

sweepmethod

精度设定：

设置Elementsize为100mm，整体上以中间圆形平面为基准，以5mm为步长划分网格，整体均匀。

部分圆角处以0.5mm为步长细分，划分合理，如图所示。

理由：

为确保单元划分均匀和充分。

施加载荷与约束

施加固定约束

在压力面上施加压力

求解以及后处理

求解表格

应力分析云图

应变分析云图

完成分析

通过ANSYS15.0软件可以比较精确地掌握各阶模态,为理论设计和实际工程应用提供依据。

通过以上的有限元分析,可以看出对零部件固有频率分析的一般步骤,对于别的机械零部件的设计提供一种方法和参考。

通过这次大作业，初步学会了ANSYS软件的使用方法。

自己在实践的过程中也学会了很多，领悟到很多。