基于ANSYS的轴承座结构_new_new重点.docx

基于 ANSYS 的轴承座结构分析一、有限元单元法与 ANSYS 简介有限元法是一种基于变分法( 或变分里兹法) 而发展起来的求解微分方程的数值计算方法, 该方法以计算机为手段, 采用分片近似、进而整体逼近的研究思想求解物理问题。简而言之,其基本思想是里兹法加分片近似,可以归纳如下: 首先,将物体或解域离散为有限个互不成叠仅通过节点相互连接的子域(即单元) ,原始边界条件也被转化为节点上的边界条件,此过程称为离散化。其次,在单元内,选择简单近似函数来分片逼近未知的求解函数,即分片近似。最后, 基于与原问题数学模型( 基本方程和边界条件) 等效的变微分原理或加权残值法, 建立有限元方程( 即刚度方程), 从而将微分方程转化为一组以变量或其导数的节点为未知量的代数方程组,进而借助矩阵和计算机求解代数方程组得到原问题的近似解。 ANSYS 是在 20 世纪 70 年代由 ANSYS 公司开发的工程分析软件, 开发初期是为了应用于电力工业,现在已经广泛应用于航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等领域。 ANSYS 软件主要包括三个部分: 前处理模块, 分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便地构造有限元模型; ANSY S 分析计算模块包括结构分析( 可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析)、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析, 可模拟多种物理介质的相互作用, 具有灵敏度分析及优化分析能力; ANSYS 后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示( 可看到结构内部) 等图形方式显示出来, 也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。 ANSYS 软件提供了 100 种以上的单元类型,用来模拟工程中的各种结构和材料。二、实体模型的建立建立实体模型可以通过自上而下和自下而上两个途径: 1 、自上而下建模,首先要建立体(或面),对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状。 2 、自下而上建模,首先要建立关键点,由这些点建立线、由线连成面等一般建模原则是充分利用对称性,合理考虑细节。根据题中的轴承座, 由于轴承座具有对称性, 只需建立轴承座的半个实体对称模型, 在进行镜像操作即可。采用自下而上的建模方法得到如下图 1 所示的三维实体模型: (1 )生成长方体 Main Menu : Preprocessor>Modeling->Create>Volumes->Block>By Dimensions 输入 x1=0,x2=60,y1=0,y2=20,z1=0,z2=60 平移并旋转工作平面 Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments X,Y,Z Offsets 输入 45,25,15 点击 Apply XY, YZ, ZX Angles 输入 0 ,- 90,0 点击 OK。创建圆柱体 Main Menu : Preprocessor>Create>Cylinder> Solid Cylinder Radius 输入 15/2, Depth 输入- 30, 点击 OK。拷贝生成另一个圆柱体 Main Menu : Preprocessor>Copy>Volume 拾取圆柱体, 点击 Apply, DZ 输入 30 然后点击 OK 从长方体中减去两个圆柱体 Main Menu : Preprocessor>Operate>Subtract Volumes 首先拾取被减的长方体, 点击 Apply, 然后拾取减去的两个圆柱体,点击 OK。使工作平面与总体笛卡尔坐标系一致 Utility Menu>WorkPlane>Align WP with> Global Cartesian (2 )创建支撑部分 Main Menu: Preprocessor -> -Modeling-Create -> -Volumes-Block -> By2 corners &Z 在创建实体块的参数表中输入下列数值: WPX=0 WPY= 20 Width = 30 Height = 35 Depth = 15 OK Toolbar: SAVE_DB (3 )偏移工作平面到轴瓦支架的前表面 Utility Menu: WorkPlane -> Offset WP to -> Keypoints + 1. 在刚刚创建的实体块的左上角拾取关键点 2. OK Toolbar: SAVE_DB (4 )创建轴瓦支架的上部 Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Create -> Volumes-Cylind