桁架结构的有限元分析.docx

1、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2 solidworks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

2、中的“PreprocessorElement Type 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“10node 45”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：Tet 10Node 92，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“PreprocessorMaterial Props Material Models”，弹出窗口如图4所示，逐级双击右框中“Structural Linear Elastic Isot

3、ropic”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ansys1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

4、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：utility menu-plotctrls-style-solid model facts如图8所示。在通过utility menu-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“PreprocessorMeshingMeshTool”,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。2Ansys会提示划分线控制的信息，在No.of element division文本框中输入10， 10划

5、分控制线网单击ok3.在对话框中，选择Mesh 域中的olums，单击 pick all。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“PreprecessorLoadsDefine LoadsApplyStructuaralDisplacemengtOn lines”，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“All DOF”，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“PreprocessorLoa

6、dsDefine LoadsApplyStructuralpressureOn areas”。（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apply pres on areas对话框，在load pres valuer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“SolutionSolveCurrent LS”，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STATU

7、S mand窗口，点击“FileClose”关闭即可。（七）分析结果浏览1查看变形（1）从主菜单main menu：generalpostproc-plotresult-contour plot-nodal solu命令，打开contour nodal solution data对话框，如图14。图14等值线现实节点数据对话框（2）在item to be contoured域中选择dof solution 选项。（3）在X-ponent ofdispacement选项（4）选择Deformed shape with undeformed edge单选按钮。（5）单击ok 在图形窗口中显示出变形

8、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17 z方向位移2查看应力（1）从主菜单main menu：generalpostproc-plotresult-contour plot-nodal solu命令，打开contour nodal solution data对话框，如图14。（2）在item to be contoured域中选择stress选项。（3）在列表中选择X-ponent of stress选项。（4）选择Deformed shapeonly单选按钮。（5）单击ok 在图形窗口中显示出应力图，如图18图18 X方向应力（6）同样的方法查看y，z的应力，如图19，20.图19 Y方向应力图20 z方向应力