ANSYS模拟报告支座类零件及结构静力模拟分析报告.docx

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ANSYS模拟报告支座类零件及结构静力模拟分析报告

《材料成形过程数值模拟》报告：

ANSYS模拟报告

支座零件建模及结构静力模拟

分析报告

1、问题描述

上图为需要建立的模型的3D示意图，底座为150×400的矩形，有通孔的一边两个角有半径为7的倒角，底座上的通孔半径为40，主体为两块交叉的肋板和被支撑圆柱，主肋板为长300厚30的板块，副肋板宽120厚30，空心圆柱体径为80外径为140。

圆柱体上有径20外径40的小型瞳孔。

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。

固定底面和通孔不动，对大圆柱表面施加30Mpa起扩作用的载荷。

2、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，然后再建立一个板块，用矩形块减去板块。

然后对底板的两个角进行倒角操作，然后在底板上建立两个圆柱体，用底板减去圆柱通孔。

建立一个支撑肋板，再建立一块肋板。

变换坐标系，建立大空心圆柱体，利用平面划分将圆柱与肋板分开，然后进行减操作。

然后再建立一个半径为20的小圆柱体，用大空心圆柱体减去半径小的圆柱体达到打孔的目的。

将小块肋板延长，然后进行修整肋板操作。

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，对模型大空心圆柱表面施加30Mpa起扩作用的载荷，通过软件对受力情况进行分析模拟并保存示意图。

3、模拟计算过程

1.定义工作文件名和工作标题

1）定义工作文件名：

File|ChangeJobname，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|Replot

2.显示工作平面

1）显示工作平面：

WorkPlane|DisplayWorkingPlane

2）关闭三角坐标符号：

PlotCtrls|Windowcontrols|WindowOptions|Locationoftriad|Notshown

3）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：

2）生成矩形块：

3）体相减操作：

在选择要减去的小矩形块，OK。

4.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40，回车。

之后对另外两面重复操作，得到图片的样子。

2）体用倒角面分开：

3）体删除操作：

Preprocessor|Modeling|Delete|VolumeandBelow，依次选中两个个角，确认，

删除支座底板的2个角。

5.支座底板打孔操作

1）生成第1个圆柱体：

输入WPX=110，WPY=40，半径20，高度50，OK。

2）生成第2个圆柱体：

输入WPX=110，WPY=360，半径20，高度50，OK。

3）体相减操作：

再选择两个要减去的圆柱体，OK。

6.生成肋板

1）生成矩形块：

2）生成矩形块：

3）体积加操作：

7.在肋板上建立空心圆柱

1）平移工作平面：

WorkPlane|OffsetWPbyIncrements,在上部的框中输入-22，200，240。

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：

输入WPX=0，WPY=0，半径1为40，半径2为70，高度120，OK。

4）肋板用半径为70的圆柱面分开：

5）删除空心圆柱体部的体块：

Preprocessor|Modeling|Delete|VolumeandBelow，选择大圆柱面的体积，OK。

8.在空心圆柱上打孔

1）旋转ZX工作平面：

WorkPlane|OffsetWPbyIncrements,在下部的框中输入0，0，-90。

2）平移工作平面：

WorkPlane|OffsetWPbyIncrements,在上部的框中输入60，0，0。

3）生成空心圆柱体：

4）空心圆柱体用半径为40的圆柱面分开：

5）删除空心圆柱部的块体：

Preprocessor|Modeling|Delete|VolumeandBelow，选中圆柱体的体积，OK。

9.修整肋板

1）由关键点生成面：

再在另一方向重复操作。

2）用面分解体：

选择两个肋面，点击OK，用两个肋面分解长为300的肋板。

3）删除体操作：

Preprocessor|Modeling|Delete|VolumeandBelow

选择两边的体积，OK。

10.增加和修整肋板

1）拉伸面模型：

Preprocessor|Modeling|Operate|Extrude|AreasAlongNormal，

选择肋板的前面，长度输入62，OK。

2）由关键点生成面：

依次选择四个点生成如图所示肋面，OK。

3）用面分解体：

选择用生成的肋面，OK。

4）删除体操作：

Preprocessor|Modeling|Delete|VolumeandBelow，

选择生成的肋面上边的体，OK。

5）体相加操作：

点击PickAll按钮。

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：

size输入“6”，单击OK。

3）生成有限元网格

Preprocessor|Meshing|Mesh|Volumes|Free

在弹出的拾取框中，单击PICKALL。

4）保存有限元模型数据。

12.输入数据

输入235和0，OK。

3）Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels，点击Structural|Density，输入密度7.84e-6，OK。

13.建立约束面

Preprocessor|Loads|AnalysisType|NewAnalysi,，选择Static。

14.建立压力面

15.结果图

Solution|Solve|CurrentLS，OK。

4、模拟结果分析

1.X方向应力：

由图中可见，空心圆柱表面的上下部分受X方向应力最大为96mpz，左右部分最小为-25.6mpa，肋板受X方向应力大小基本一致在-12mpa左右，底板受X方向应力也较小，有两块关于中间肋板对称的区域受X方向应力稍大。

2.Y方向应力：

由图中可见，空心圆柱表面的左右部分受Y方向应力最大为46mpz，上下部分最小为-29.1mpa，肋板受Y方向应力大小不大，大部分为-12mpa，靠近中间肋板的接缝处为12mpa，底板受Y方向应力均匀且不大，为5mpa左右。

且受力关于中间肋板呈对称分布。

3.Z方向应力：

由图中可见，空心圆柱体的表面后半部分受Z方向应力最大，为36.45mpa，空心圆柱上表面的小圆柱体接缝周围受Z方向应力最小，为-22.6mpa，其余部分受力均匀为3mpa左右。

且受力关于中间肋板呈对称分布。

4.等效应力：

由图中可见，最大等效应力为

（安全系数取1.5），所以零件属于弹性状态，可安全使用。

零件的最大受力处为空心圆柱体的表面上下处，表面的下半部分受肋板支撑的地方受力为最大。

圆柱体的外表面受力情况则与表面相反，为两侧较大，上下部分较小。

肋板部分的与圆柱体相交处和边界部分，受力较大。

底板几乎不受力，只在交界处有轻微受力，且受力关于中间肋板呈对称分布。

5.X方向位移：

如图所示，零件X方向位移最大的部分为空心圆柱体表面的左右处，且大小相同，方向相反。

肋板和底板位移较小。

6.Y方向位移：

如图所示，空心圆柱体的前半部分下部Y方向位移为负，空心圆柱体的后半部分上部Y方向位移为正。

肋板大部分有较小的负向Y方向位移，底板大部分有较小的正向Y方向位移。

7.Z方向位移：

由图中可见，零件的最大Z方向位移为空心圆柱体受横向肋板支撑部分的上表面外侧，且随距离此处的距离的增加零件的等效位移减小。

零件的位移情况关于中间肋板呈对称分布，圆柱体综合位移最大，肋板次之，底板最小。

8.等效位移：

由图中可见，零件的最大位移为空心圆柱体受横向肋板支撑部分的上表面外侧，且随距离此处的距离的增加零件的等效位移减小。

空心圆柱体表面的左右处受力也较大。

零件的位移情况关于中间肋板呈对称分布，圆柱体综合位移最大，肋板次之，底板最小。

5、分析结论

由分析结果图可得出，该支座零件在载荷的作用下为弹性变形状态，安全度较高。

且零件的受力和位移都中间肋板呈对称分布。

而且受力和位移的最大值基本都分布在零件的大空心圆柱体上，所以此部分为零件的薄弱环节，可以考虑适当加强此部分以增加零件的使用寿命。

接缝可以使用加上一定的圆角来减少应力集中的现象。

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