桁架结构的有限元分析.docx

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桁架结构的有限元分析

联轴器结构的分析

一、问题描述

图1所示为一联轴器，其截面尺寸如下图所示。

。

试建立该联轴器的三维实体模型，并对其进行结构静力分析。

其他已知参数如下：

弹性模量（也称杨式模量）E=2.06e11；泊松比

；

材料密度

；重力加速度

；

要求解在一定的工作平面上施加一定的面载荷后，该联轴器的应力应变及变形情况。

四、实训步骤

（一）在三维软件下建立实体模型

本实例采用solidworks软件进行实体建模，以上述尺寸为标准建立模型。

建模完成后效果如图2所示。

建立完成后保存为xt格式，以便后序ansys分析。

图2solidworks模型

（二）单元类型、几何特性及材料特性定义

1定义单元类型。

点击主菜单中的“Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete”，弹出对话框，点击对话框中的“Add…”按钮，又弹出一对话框（图3），选中该对话框中的“Solid”和“10node45”选项，点击“OK”，关闭图2对话框，返回至上一级对话框，此时，对话框中出现刚才选中的单元类型：

Tet10Node92，如图3所示。

点击“Close”，关闭图3所示对话框。

2．定义材料特性。

点击主菜单中的“Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels”，弹出窗口如图4所示，逐级双击右框中“Structural\Linear\Elastic\Isotropic”前图标，弹出下一级对话框，在“弹性模量”（EX）文本框中输入：

2.06e11，在“泊松比”（PRXY）文本框中输入：

0.3，如图5所示，

图5材料的弹性模量和泊松比

点击“OK”按钮，回到上一级对话框，然后，双击右框中的“Density”选项，在弹出对话框的“DENS”一栏中输入材料密度：

7800，点击“OK”按钮关闭对话框。

最后，点击图4所示窗口右上角“关闭”该窗口。

（三）联轴器三维实体模型导入ansys

1．启动ansys12.0，选择file-import弹出如图6所示菜单。

在该对话框中选择在solidworks中建立好并保存好的零件3，点击ok。

零件就被导入到ansys中了，如图6所示。

2.导入后为图6所示的线框图，要想变为实体图，还要进行如下操作：

utilitymenu-plotctrls-style-solidmodelfacts如图8所示。

在通过utilitymenu-plot-replot重新现实视图。

如图9

图8选择实体视图

图9实体模型

（四）网络划分

1．设定单元大小。

点击主菜单中的“Preprocessor>Meshing>MeshTool”,弹出对话框如图10所示。

在line域一栏点击Set按钮，选择定义单元划分的线。

选择大圆轴孔圆周线。

单击ok。

2．Ansys会提示划分线控制的信息，在No.ofelementdivision文本框中输入10，

10划分控制线网

单击ok

3.在对话框中，选择Mesh域中的olums，单击pickall。

划分完成后如图11

图11划分网格图

（五）施加载荷

1．施加位移约束。

点击主菜单的“Preprecessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structuaral>Displacemengt>Onlines”，弹出面选择对话框，点击该联轴器下端面的所有边线。

弹出对话框如图示，选择右上列表框中的“AllDOF”，并点击“OK”按钮，即可完成对左端面的位移约束，相当于梁的固定端。

同理，对联轴器的右端面进行固定端约束。

2．施加分布力（Fy）载荷。

（1）加载荷。

点击主菜单中的“Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>pressure>Onareas”。

（2）选择小轴孔内圆周面和小轴孔的圆台，单击ok，如图12。

（3）然后打开applypresonareas对话框，在loadpresvaluer文本框输入1e6单击ok，如图13。

（4）用同样的方法在大轴孔台上和键槽的一侧加分别大小1e7和1e5压力载荷。

（六）求解

点击主菜单中的“Solution>Solve>CurrentLS”，在弹出对话框中点击“OK”按钮，开始进行分析求解。

分析完成后，又弹出一信息窗口提示用户已完成求解，点击“Close”按钮关闭对话框即可。

如图13所示。

生的STATUSmand窗口，点击“File>Close”关闭即可。

（七）分析结果浏览

1．查看变形

（1）从主菜单mainmenu：

generalpostproc-plotresult-contourplot-nodalsolu命令，打开contournodalsolutiondata对话框，如图14。

图14等值线现实节点数据对话框

（2）在itemtobecontoured域中选择dofsolution选项。

（3）在X-ponentofdispacement选项

（4）选择Deformedshapewithundeformededge单选按钮。

（5）单击ok在图形窗口中显示出变形图，包含变形前的轮廓线，如图15。

图15x方向位移

（6）用同样的方法查看y方向的位移，如图16.

图16y方向位移

（7）用同样的方法查看z方向的位移，如图17.

图17z方向位移

2查看应力

（1）从主菜单mainmenu：

generalpostproc-plotresult-contourplot-nodalsolu命令，打开contournodalsolutiondata对话框，如图14。

（2）在itemtobecontoured域中选择stress选项。

（3）在列表中选择X-ponentofstress选项。

（4）选择Deformedshapeonly单选按钮。

（5）单击ok在图形窗口中显示出应力图，如图18

图18X方向应力

（6）同样的方法查看y，z的应力，如图19，20.

图19Y方向应力

图20z方向应力