《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,空心圆柱体内径为80外径为140。
圆柱体上有内径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,对大圆柱内表面施加30Mpa起扩张作用的载荷。
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,对模型大空心圆柱内表面施加30Mpa起扩张作用的载荷,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 | Change Jobname ,输入文件名称,OK 。
2)定义工作工作标题:File | Change Title ,输入工作标题,OK 。
3)重新显示:Plot | Replot2.显示工作平面1)显示工作平面:WorkPlane | Display Working Plane2)关闭三角坐标符号:PlotCtrls | Window controls | Window Options | Location of triad | Not shown3)显示工作平面移动和旋转工具栏:WorkPlane | Offset WP by Increments,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:Preprocessor | Modeling | Create | V olumes | Block | By Dimensions,然后分别输入0,150;0,400;0,40。
2)生成矩形块:Preprocessor | Modeling | Create | V olumes | Block | By Dimensions,然后分别输入0,150;85,315;0,10。
120160522 JUN 7 201920:48:21VOLUMESTYPE NUM3)体相减操作:Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Subtract | Volumes ,先选择被减的基体,OK 。
在选择要减去的小矩形块,OK 。
20160522JUN 7 201920:49:254.支座底板倒角操作 1)面倒角:Preprocessor | Modeling | Create | Areas | Area Fillet ,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。
20160522JUN 7 201920:50:05TYPE NUM2)体用倒角面分开:Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area ,先选中整个矩形块,回车确认,在依次选中两个倒角面,确认。
3)体删除操作:Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below ,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:Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder输入WP X=110,WPY=40,半径20,高度50,OK。
2)生成第2个圆柱体:Preprocessor | Modeling |Create | Volumes | Cylinder | Solid Cylinder输入WP X=110,WPY=360,半径20,高度50,OK。
3)体相减操作:Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Subtract | Volumes,先选择被减的基体,OK。
再选择两个要减去的圆柱体,OK。
6.生成肋板1)生成矩形块:Preprocessor | Modeling | Create | V olumes | Block | By Dimensions,然后分别输入0,30;50,350;40,265。
2)生成矩形块:Preprocessor | Modeling | Create | V olumes | Block | By Dimensions,然后分别输入30,88;185,215;40,265。
3)体积加操作:Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Add | Volumes ,点击pick all了。
20160522 201605227.在肋板上建立空心圆柱1)平移工作平面:WorkPlane | Offset WP by Increments,在上部的框中输入-22,200,240。
2)旋转ZX 工作平面:WorkPlane | Offset WP by Increments,在下部的框中输入0,0,90。
3)生成空心圆柱体:Preprocessor | Modeling | Create | V olumes | Cylinder | solid Cylinder 输入WP X=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:Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area ,选中大圆柱的外表面,OK 。
5)删除空心圆柱体内部的体块:Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below ,选择大圆柱面内的体积,OK 。
20160522 201605228.在空心圆柱上打孔1)旋转ZX 工作平面:WorkPlane | Offset WP by Increments,在下部的框中输入0,0,-90。
2)平移工作平面:WorkPlane | Offset WP by Increments,在上部的框中输入60,0,0。
3)生成空心圆柱体:Preprocessor | Modeling | Create | Volumes | Cylinder | Hollow Cylinder ,输入WP X=0,WPY= 0,半径1为40,半径2为70,高度120,OK 。
4)空心圆柱体用半径为40的内圆柱面分开:Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area ,先选中要分割的小圆柱体,在选中大圆柱内表面,OK 。
5)删除空心圆柱内部的块体:Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below ,选中圆柱体内的体积,OK 。
20160522 JUN 8 201920160522 JUN 8 20199.修整肋板1)由关键点生成面:Preprocessor | Modeling | Create | Areas | Arbitrary | Through KPs ,依次选择四个点生成如图所示肋面,OK 。
再在另一方向重复操作。
2)用面分解体:Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area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 | Volume and Below选择两边的体积,OK。
20160522 2016052210.增加和修整肋板1)拉伸面模型:Preprocessor | Modeling | Operate | Extrude |Areas Along Normal,选择肋板的前面,长度输入62,OK。
2)由关键点生成面:Preprocessor | Modeling | Create | Areas | Arbitrary | Through KPs,依次选择四个点生成如图所示肋面,OK。
3)用面分解体:Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Divide | Volumes by area,选择用生成的肋面,OK。
4)删除体操作:Preprocessor | Modeling | Delete | Volume and Below,选择生成的肋面上边的体,OK。
5)体相加操作:Preprocessor | Modeling | Operate | Booleans | Add | Volume s,点击Pick All按钮。
6)关闭工作平面:Workplane | Display Working Plane。
7)保存实体模型数据。
JUN 8 2019 20160522 20160522120160522 JUN 8 201915:27:48VOLUMESTYPE NUM11.划分有限元网格1)选择单元类型: Preprocessor | Element Type | Add/Edit/Delete单击“Add”按钮,弹出“单元类型库”对话框,选择“Solid”中的“Brick8 node 185”选项,单击OK 、CLOSE 。
2)设置单元尺寸命令:Preprocessor | Meshing | Size Ctrls | ManualSize | Globe | Sizesize 输入“6”,单击OK 。