有限元分析說明書

2021-03-04 09:36:00 字數 3246 閱讀 5497

一、箱體

材料灰鑄鐵(ht200)

鑄鐵級別較高強度鑄鐵,基本組織為珠光體

主要特性強度、耐磨性、耐熱性均較好,減震性也良好;鑄鐵效能較好,需要進行人工時效處理。

材料效能彈性模量 e=120gp 泊松比 0.3 最小抗拉強度 200mp

ansys分析計算

1.選擇單元 element type

選擇實體,「brick 8 node 185」型別

2.輸入材料效能 material modal

線性、彈性、各向同性。彈性模量模量的單位取mp。

3.建立模型

模型來自上學期《機械設計學》課程設計,直接用ansys匯入即可。

4.設定網格大小和劃分網格

初步設定網格的大小為1mm

網格劃分過程

但是在網格劃分和後期的計算的過程中,花費時間較長,因此應當適當增大網格尺寸,修改為2.5mm,再次劃分,比較合適。

5.施加邊界條件

其中,f=10n,中間為固定約束。

施加邊界條件後的效果

6.求解

前期工作全部完成之後,利用ansys求解。

求解過程

出現兩個警告,可能是因為模型建立或者邊界條件等效的不合理,但是還可以近似計算,故忽略。

求解結束

7.檢視結果、分析、得出結論

最大等效應力圖

最大位移圖

結論:有計算結果可知,箱體的最大等效應力發生在軸承座處,其值為79.75mp,小於200mp,最大位移為0.0226mm,發生在箱體的兩側。滿足使用要求。

二、凸輪

材料 45號鋼

強度較高,塑性和韌性尚好,用於製作承受負荷較大的小截面調質件和應力較小的大型正火零件,以及對心部強度要求不高的表面淬火零件,如曲軸、傳動軸、齒輪、蝸桿、鍵、銷等。水淬時有形成裂紋的傾向,形狀複雜的零件應在熱水或油中淬火。

彈性模量 e=200gp , 泊松比 0.3 ,鋼抗拉強度為600mpa,屈服強度為235mpa

ansys分析計算

1.選擇單元 element type

選擇實體,「brick 8 node 185」型別

2.輸入材料效能 material modal

線性、彈性、各向同性。彈性模量模量的單位取mp。

3.建立模型

模型來自上學期《機械設計學》課程設計,直接用ansys匯入即可。

4.設定網格大小和劃分網格

初步設定網格的大小為1mm

網格劃分過程

劃分之後的效果圖

從後面的劃分和計算可知,網格大小合適。

5.施加邊界條件

其中,f=20n,中間為固定約束。

6.求解

前期工作全部完成之後,利用ansys求解。

求解過程

出現兩個警告,可能是因為模型建立或者邊界條件等效的不合理,但是還可以近似計算,故忽略。

求解結束

7.檢視結果、分析、得出結論

最大等效應力圖

最大位移圖

結論:有計算結果可知,凸輪的最大應力發生在鍵槽附近處,其值為51.56mp,小於335mp,最大位移為0.000757mm,發生在凸輪上下面。滿足使用要求。

三、軸材料 45鋼

軸類零件是機器中經常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件,傳遞扭矩和承受載荷。45號鋼為優質碳素結構用鋼,硬度不高易切削加工,模具中常用來做模板,梢子,導柱等,但須熱處理。

材料效能彈性模量 e=200gp 泊松比 0.3鋼抗拉強度為600mpa,屈服強度為235mpa

ansys分析計算

1.選擇單元 element type

選擇實體,「brick 8node 185」型別

2.輸入材料效能 material modal

線性、彈性、各向同性。彈性模量模量的單位取mp。

3.建立模型

模型來自上學期《機械設計學》課程設計,直接用ansys匯入即可。

4.設定網格大小和劃分網格

初步設定網格的大小為2。

5.施加邊界條件

其中,左右 f=10n,中間f=5n.

6.求解

前期工作全部完成之後,利用ansys求解。

求解過程

出現乙個警告,可能是因為模型建立或者邊界條件等效的不合理,但是還可以近似計算,故忽略。

求解結束

7.檢視結果、分析、得出結論

最大等效應力圖

最大位移圖

結論:有計算結果可知,軸的最大等效應力發生在左右鍵槽處,其值為47.146mp,小於235mp,最大位移為0.06582mm,發生在軸的兩端。滿足使用要求。

四、輪子

材料 45號鋼

強度較高,塑性和韌性尚好,用於製作承受負荷較大的小截面調質件和應力較小的大型正火零件,以及對心部強度要求不高的表面淬火零件,如曲軸、傳動軸、齒輪、蝸桿、鍵、銷等。水淬時有形成裂紋的傾向,形狀複雜的零件應在熱水或油中淬火。

彈性模量 e=200gp , 泊松比 0.3 ,鋼抗拉強度為600mpa,屈服強度為235mpa

ansys分析計算

1.選擇單元 element type

選擇實體,「quad 4 node 182」型別

2.輸入材料效能 material modal

線性、彈性、各向同性。彈性模量模量的單位取mp。

3.建立模型

生成矩形面

生成四分之一圓面

利用布林運算生成所需模型

生成的模型圖

4.設定網格大小和劃分網格

初步設定網格的大小為1mm

網格劃分過程

5.生成接觸對

生成好的接觸對

6.施加邊界條件

其中,f=20n。

7.求解

前期工作全部完成之後,利用ansys求解。

求解過程

出現兩個警告,可能是因為模型建立或者邊界條件等效的不合理,但是還可以近似計算,故忽略。

求解結束

8.檢視結果、分析、得出結論

接觸摩擦應力

最大等效應力圖

放大之後

最大位移圖

結論:有計算結果可知,輪子的最大應力發生在與導軌接觸近處,其值為168.745mp,小於235mp,最大位移為0.001555mm,發生在輪子軸孔處。滿足使用要求。

組內評分:

盧亞賓 5分

張雄 4分

梁利闖 6分

參考文獻

【1】龔曙光,邊炳【m】有限元基本原理及理論. 武漢:華中科技出版社.

【2】宋志安,于濤,李豔紅【m】機械結構有限元分析.北京:國防工業出版社.

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