广东白云学院《工程有限元方法》课程结业设计学生姓名：学号：班级：专业（全称）：指导教师：2015 年06月基于ANSYS的轴承座结构静力学分析一、轴承座模型描述图1轴承座实体模型根据轴承座工作中实际受力情况，在小孔施加径向载荷，大孔施加向下的载荷，轴承座底部施加约束（UY），四个安装孔施加径向约束（对称）。
建立轴承座有限元模型，对其进行静力学分析。
二、实体模型的建立根据该轴承座几何对称性，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创建基座模型。
（1）生成长方体Main Menu：Preprocessor>Modeling->Create>V olumes->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 IncrementsX,Y,Z Offsets 输入45,25,15 点击ApplyXY，YZ，ZX Angles输入0，－90，0点击OK。
创建圆柱体Main Menu：Preprocessor>Create>Cylinder> Solid CylinderRadius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>V olume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 V olumes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。
建立的实体模型如图2所示图2轴承座底座模型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 -> -V olumes-Block -> By 2 corners & Z在创建实体块的参数表中输入下列数值:WP X = 0；WP Y = 20；Width = 30；Height = 35；Depth = 15创建轴承支撑部分，如图3所示图3轴承底座与支撑部分（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（4）创建轴瓦支架的上部Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Create -> V olumes-Cylinder -> Partial Cylinder +1). 在创建圆柱的参数表中输入下列参数:WP X = 0；WP Y = 0；Rad-1 = 0；Theta-1 = 0；Rad-2 = 30；Theta-2 = 90；Depth = -15所创建圆柱如图4所示图4支撑部分（5）在轴承孔的位置创建圆柱体为布尔操作生成轴孔做准备Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Create -> V olume-Cylinder -> Solid Cylinder 1.) 输入下列参数:WP X = 0；WP Y = 0；Radius = 20；Depth = -32.) 拾取Apply3.) 输入下列参数:WP X = 0；WP Y = 0；Radius = 17；Depth = -404.) 拾取OK，创建辅助圆柱如图5所示图5辅助穿孔建模（6）从轴瓦支架“减”去圆柱体形成轴孔.Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Operate -> Subtract -> V olumes +1. 拾取构成轴瓦支架的两个体，作为布尔“减”操作的母体。
单击Apply2. 拾取大圆柱作为“减”去的对象。
单击Apply3. 拾取步1中的两个体，单击Apply4. 拾取小圆柱体，单击OK所创建轴承孔、轴瓦支架如图6所示图6所建轴承孔轴瓦支架合并重合的关键点：–Main Menu > Preprocessor > Numbering Ctrls > Merge Items •将Label 设置为“Keypoints”, 单击[OK]（7）创建一个关键点在底座的上部前面边缘线的中点建立一个关键点:Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > Keypoints > KP between KPs •拾取如图的两个关键点,单击[OK]•RATI = 0.5,单击[OK]（8）创建一个三角面并形成三棱柱Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Arbitrary > Through KPs1. 拾取轴承孔座与整个基座的交点。
2. 拾取轴承孔上下两个体的交点3. 拾取基座上上步建立的关键点，单击OK完成了三角形侧面的建模。
4．沿面的法向拖拉三角面形成一个三棱柱。
–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Operate > Extrude > -Areas- Along Normal +•拾取三角面, 单击[OK]5. 输入DIST = -3，厚度的方向是向轴承孔中心, 单击[OK]所建三角形肋板如图7所示图7三角形肋板的建立(9)关闭working plane display.Utility Menu: WorkPlane -> Display Working Plane (toggle off)(10)沿坐标平面镜像生成对称部分依次选择Main Menu->Preprocessor->Modeling-Reflect->V olumes，在弹出的拾取对话框中拾取All按钮，在弹出的拾取对话框中拾取Y-Z plane，单击OK。
(11)粘接所有体.Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Operate -> Booleans-Glue -> V olumes 拾取All，轴承座实体模型建立完毕，如图8所示图8轴承座实体模型三、网格划分网格划分是有限元分析的关键环节，有时候好的网格划分不仅可以节约计算时间，而且往往是求解成功的关键。
划分网格一般包括以下三个步骤：定义单元属性（TYPE、REAL、MAT）、制定网格的控制参数、生成网格。
具体步骤如下：1、定义材料属性及选择单元类型：Main Menu->Preprocessor->Material->Structural-Linear-Elastic-Isotropic 指定线弹性材料的弹性模量EX=2.07e11pa,泊松比PRXY=0.3;单击OK按钮依次选择Main Menu->Preprocessor->Element Type->Add/Edit/Delete,在弹出的对话框中选择Add按钮，在左侧Structural中选择“Solid”,然后从右侧选择Tet 10 Node 92，单击OK按钮。
2、用网格划分工具Mesh Tool将几何模型划分单元依次选择Main Menu->Preprocessor->Mesh Tool,启动网格划分工具，将智能网格划分（Smart Sizing）设定为“on”;将滑动码设置为“6”；确认Mesh Tool的各项为“V olumes”,“Tet”和“Free”;单击MESH按钮，然后选择Pick all按钮，单击OK按钮。
网格划分如图9所示：图9网格划分的有限元模型四、轴承座载荷的施加1、根据已有条件有：轴承孔所受到的径向合力为Fr=18x1000N=18000N;轴承孔半径r=17mm;轴承孔厚度b=12mm。
由于我们整个模型进行结构分析，故整个轴承座孔的径向均布载荷=5.6172x107 pa,而实际情况轴承孔所承受的并非均布载荷，轴承孔最下部分受载荷最大，左右两腰部分所受载荷最小几乎为零，即轴承座孔面上所受载荷是非线性的。
故，我们将其近似为P1=P0x0.75=4.2129x107 pa。
轴向均布压力载荷P2=0.2P0=1.1234x107 pa。
2、轴承座的约束情况：根据实际结构和安装情况，轴承座是靠底座的四个螺栓孔与安装基座相连接来实现固定的，此处为刚性约束，可以在其孔面上施加限制X、Z方向的对称约束，而在底面边线上施加Y方向上为应为零的约束。
这样与实际情况基本相符。
3、具体模型加载步骤如下：（1）约束四个安装孔依次选择Main Menu: Solution→Define Load→Apply→Structural→Displacement →Symmetry B.C. →On Areas拾取四个安装孔的8个柱面（每个圆柱面包括两个面），单击OK(2)在整个基座的底部施加位移约束（UY=0）依次选择Main Menu: Solution→Define Load→Apply→Structural→Displacement →on Lines +拾取基座底部的六条边界线，picking menu中的“count”应等于6，单击OK，选择UY 作为约束自由度，单击OK。
(3)在导孔端面上施加推力载荷（面载荷）Main Menu: Solution→Define Load→Apply→Structural→Pressure→On Areas→拾取轴承孔上宽度为“3”的所有面→OK→输入面上的压力值“1.1234x107 pa”→Apply(4)用箭头显示压力值依次选择Utility Menu->PlotCtrls->Symbols，将“Show pres and convect as”选项为“Arrows”，单击OK按钮。
（5）在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷依次选择Main Menu: Solution→Define Load→Apply→Structural→Pressure→On Areas→拾取宽度为17的所有柱面→OK→输入压力值4.2129x107 pa→OK。