ANSYS建模.docx

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ANSYS建模

轴承座的ANSYS实体建模：

实验报告

（一）

一、实验目的：

进一步练习ANSYS软件的操作；学会建立模型的高级操作和步骤；实际操作建立微微机械车轮模型。

（一）基本思路

有限元分析的最终目的是还原一个实际工程系统的数学行为特征，即分析必须针对一个物理原型准确的数学模型。

广义上讲，模型包括所有节点、单元、材料属性、实常数、边界条件，以及其他用来表现这个物理系统的特征。

建立模型的典型步骤是：

（1）确定分析目标及模型的基本形式，选择合适的单元类型并考虑如何建立适当的网格密度。

（2）进入前处理（PREP7）建立模型，一般情况下利用实体建模创建模型。

（3）建立工作平面。

（4）利用几何元素和布尔运算操作生成基本几何形状。

（5）激活适当的坐标系。

（6）用自底向上方法生成其他实体，即定义关键点后生成线、面和体。

（7）用布尔运算或编号控制适当地连接各个独立的实体模型域。

四、实验内容及步骤

（一）轴承座建模

1.创建基座模型

（1）、生成基座部分的长方体：

单击MainMenu→Preprocess→Create→Volumes→Block→ByDimensions，输入X1=0,X2=3,Y1=0,Y2=1,Z1=0,Z2=3,然后单击[OK]，得长方体基座。

（2）、平移并旋转工作平面：

UtilityMenu→WorkPlane→OffsetWPbyIncrementsX,Y,ZOffsets输入2.25,1.25,0.75，点击[Apply]，XY，YZ，ZXAngles输入0，－90，0，单击[OK]。

（3）、创建圆柱体：

单击MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→SolidCylinder,输入WPX=0，WPY=0，Radius=0.75/2,Depth=－1.5,单击[OK]。

得到一个圆柱体。

拷贝生成另一个圆柱体：

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Copy→Volume拾取圆柱体,单击击Apply,DZ输入1.5，单击[OK]。

拷贝生成另一个圆柱体完成。

（4）、从长方体中减去两个圆柱体：

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Volumes，首先拾取长方体，单击[Apply]，然后拾取减去的两个圆柱

体，单击[OK]。

（5）、使工作平面与总体笛卡尔坐标一致：

UtilityMenu→WorkPlane→AlignWPwith→GlobalCartesian。

2.创建支撑部分

（1）.显示工作平面

UtilityMenu>WorkPlane>DisplayWorkingPlane

（2）生成长方体：

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By2corners&Z，在创建实体模块的参数表中输入下列数值：

WPX=0，WPY=1，Width=1.5，Depth=0.75。

保存结果：

Toolbar:

SAVE_DB。

（3）转移工作平面到某一关键点：

UtilityMenu→WorkPlane→OffsetWPto→Keypoints+，在刚刚创建的实体块的左上角拾取关键点，然后单击[OK]。

保存结果：

Toolbar:

4．创建轴瓦支架的上部

（4）创建1/4圆柱：

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→PartialCylinder+，在创建圆柱的参数表中输入下列参数：

WPX=0，WPY=0，Rad-1=0，Theta-1=0，Rad-2=1.5，Theta-2=90，Depth=-0.75，单击[OK]。

保存结果

Toolbar:

SAVE_DB。

5.在轴承孔的位置创建圆柱体为布尔操作生成轴孔做准备：

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Volume→Cylinder→SolidCylinder+,a.输入下列参数:

WPX=0，WPY=0，Radius=1，Depth=-0.1875;b.拾取[Apply];c.输入下列参数:

WPX=0，WPY=0，Radius=0.85，Depth=-2，单击[OK]。

6.从轴瓦支架“减”去圆柱体形成轴孔：

:

MainMenu→Preprocessor→Modeling→Operate→Subtract→Volumes+，a.拾取构成轴瓦支架的两个体，作为布尔“减”操作的母体。

单击[Apply]；b.拾取大圆柱作为“减”去的对象。

单击[Apply]；c.拾取步a中的两个体，单击[Apply]；d.拾取小圆柱体，单击[OK]；Toolbar:

SAVE_DB。

合并重合的关键点；

MainMenu>Preprocessor>NumberingCtrls>MergeItems将Label设置为“Keypoints”,单击【OK】

7、创建一个关键点

在底座的上部前面边缘线的中点建立一个关键点:

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>KPbetweenKPs拾取底座的上部前面边缘线的两端为关键点，单击【OK】

RATI=0.5，单击【OK】

8、创建一个三角面并形成三棱柱

1）创建三角面；

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>ThroughKPs

拾取轴承孔座与整个基座的交点

拾取轴承孔上下两个体的交点

拾取基座上上步建立的关键点，单击【OK】完成了三角形侧面的建模

2）沿面的法向拖拉三角面形成一个三棱柱；

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>AlongNormal

拾取三角面，单击【OK】

输入DIST=-0.15，厚度的方向是向轴承孔中心，单击【OK】，

3）保存结果;

Toolbar:

SAVE_DB

9、关闭工作平面

UtilityMenu>WorkPlane>DisplayWorkingPlane（toggleoff）

10、沿坐标平面镜面生成整个模型

1）镜面生成整个模型；

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Reflect>Volumes

拾取All

选择“Y-Zplane”，单击【OK】，生成如图1-10所示

2）保存结果;

Toolbar:

SAVE_DB

11、粘接所有体

1）粘接操作；

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue>Volumes

拾取All

2）保存结果;

Toolbar:

SAVE_DB

微机械车轮的ANSYS实体建模

1、创建2D模型

1）生成三个矩形面；

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Rectangle>ByDimensions，

弹出CreateRectangleByDimensions对话框，

依次输入三个平面的参数：

X1，X2=0，5.5

Y1，Y2=0，5；

X1，X2=5.5，7.25

Y1，Y2=1.5，1.25；

X1，X2=7.25，7.75

Y1，Y2=0.5，3.75；

单击【Apply】

2）打开线编号；UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering，

3）显示线；UtilityMenu>Plot>Line

4）线导角；

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>LineFillet，

然后依次分别拾取线14和16、16和18、13和15、17和15，RADFilletradius一栏均设为0.5

5）打开关键点编号；

UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering，

弹出PlotNumberingControls对话框，选择KeypointNumber复选框

6）生成圆弧线；

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Line>Arcs>ByEndKPs&Rad，

然后重复对编号9、10及11和12、11及10的关键点生成圆弧，输入参数

RAD=0.4

P1，P2=9，10

PC=11；

RAD=0.4

P1，P2=12，11

PC=10；

最后单击【OK】

1）由线生成面；

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>AreasArbitrary>ByLines，

弹出一个拾取框，拾取编号为6、5、2的线，单击【Apply】，再分别拾取编号20、19、21，22、24、23，7、8、12，11、25，9、26进行生成面的操作，最后单击【OK】

2）面相加；

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Areas，

弹出一个拾取框，单击【PickAll】

2、生成3D模型

1、定义两个关键点：

MainMenu->Preprocessor->Create->Keypoints->InActiveCS，输入NPT=50,X=0,Y=0,Z=0,单击[Apply],NPT=51,X=0,Y=5,Z=0,单击[OK]。

2、2D拖动生成3D：

MainMenu->Preprocessor->Operate->Extrude->Areas->AboutAxis,弹出一个拾取框。

然后拾取定义的两个编号为50、51的关键点，单击[OK]。

弹出SweepAreasaboutAxis对话框，在后面的文本框中输入圆弧角为45度，NSEG输入2，单击[OK]。

3、关闭线编号显示：

UtilityMenu->PlotCtrls->Numbering,清除LineNumber复选框，单击[OK]。

改变视图方向：

UtilityMenu->PlotCtrls->PanZoomRotate。

4、显示工作平面:

UtilityMenu->WorkPlane->DisplayWorkingPlane。

移动工作平面:

UtilityMenu->WorkPlane->OffsetWPto->KeyPoint,弹出一个拾取框，拾取编号为27和28的关键点，单击[OK]。

旋转工作平面：

UtilityMenu->WorkPlane->OffsetWPbyIncrements。

5、生成一个实心圆柱体：

MainMenu->Preprocessor->Modeling->Create->Volumes->Cylinder->ByDimensions,弹出一个CreateCylinderbyDimensions对话框，RAD1输入0.45,Z1,Z2分别输入1,-2,单击[OK]。

6、体相减操作：

MainMenu->Preprocessor->Operate->Booleans->Subtract->Volumes,弹出一个拾取框。

拾取编号为V1和V2的体，单击[OK]后拾取编号为V3的圆柱体，单击[OK]。

生成的结果如图所示:

7、体相加操作：

MainMenu->Preprocessor->Operate->Booleans->Add->Volumes,弹出一个拾取框。

单击[PickAll]。

保存结果数据文件:

Utility->File->Saveas,弹出Saveas对话框，输入Wheel_3D，单击[OK]。

8、改变当前坐标系为全局柱坐标系：

UtilityMenu->WorkPlane->ChangeActivesCSto->GlobalCylindricalY。

平移工作平面到当前坐标系:

UtilityMenu->WorkPlane->AlignWPto->ActivescoordSys。

9、复制生成整个年轮：

MainMenu->Modeling->Volumes,弹出一个拾取框，单击[PickAll]，又弹出一个如图所示的对话框，填写ITIME=8,DX=0,DY=45,DZ=0的数据，单击[OK]。

总结

通过本次实体建模的实验，我熟悉了ANSYS软件的建模的基本命令和操作，掌握了实体建模的基本操作流程和参数的设定，进一步掌握了利用ANSYS软件完成的高级实体建模过程和命令。

在正式进入ANSYS程序的主界面之前，我遇到了一些关于License文件的困难，无法成功进入程序。

最终解决了这些问题使我感到很高兴，虽然它花费了两个学时的时间。

在建立微机械车轮实体模型的操作中，我更加深刻的体会到了建立适合的工作平面对实体建模的重要性，它使建立三维模型更加方便和灵活。

通过本次实验，我认识到不论是之前解决无法进入程序的问题，还是ANSYS实体建模的实验操作，理论的学习和课件的指导很关键，但是认识和分析问题的能力才是解决问题的重要前提。