階梯軸ANSYS靜態(tài)分析與模態(tài)分析

1、階梯軸ANSYS靜態(tài)分析與模態(tài)分析卜面來做軸的靜態(tài)分析:1定義工作文件名和工作標(biāo)題（過程略）2顯示工作平面（過程略）3利用矩形面素生成面1) 生成矩形面： Main Menu>Preprocessor>Create>Rectangle>By Dimensions , 在對(duì)話框的“ X-coordinates ”和“Y-coordinates ”后面輸入欄中分別輸入下 列數(shù)據(jù)：X1=0, X2=260, Y1=0, Y2=70,單擊 “Aplay" X1=260, X2=380, Y1=0, Y2=75, 單擊 “ Aplay" ；XI=380,X2=

2、420,Y1=0 ,Y2=100 ,單擊“ Aplay " ；X1=420 ,X2=660 ,Y1=0 ,Y2=80 ,單擊“Aplay"； X1=660, X2=800, Y1=0, Y2=75,單擊 “ ok” ；生成的結(jié)果如圖AREASTYPE NOHAIMSYSAPR 16 201420:49:463110104687 張旭2）矩形面相加操作：Main Menu>Preprocessor>Operate>Add>Area§ 出現(xiàn)一個(gè)拾 取框，單擊“ Pick All ”，則完成相加操作，生成的結(jié)果如圖AREASANSY!TYPE N

3、UMIS iOH 20:51:53311010667 張旭4由面繞軸線生成體1）面繞軸線操作：Main Menu>Preprocessor>Operate> Extrude>About Axis , 出現(xiàn)一個(gè)拾取框，單擊“ Pick All ”又出現(xiàn)第二個(gè)拾取軸心線兩端點(diǎn)的拾取 框，用鼠標(biāo)在圖形上分別拾取編號(hào)為“1、18”的關(guān)鍵點(diǎn)，然后單擊“ OK,又彈出一個(gè)對(duì)話框單擊“ OK .2）保存到 文件中：Main Menu> File>Save As, 彈出一個(gè)對(duì)話框，在 “Save Database to ”下面的輸入欄中輸入用戶自定義的文件名“shaft.D

4、B”,單擊“ OK .5生成A-A鍵槽1）移動(dòng)工作平面：在 “ Offset WP by Increments ” 中的 “X, Y, Z Offset ” 下面的輸入欄中輸入“85, 0, 40"（A-A鍵槽左側(cè)圓弧中心），并按“Enter” 鍵確認(rèn)。2）生成一個(gè)圓Main Menu>Preprocessor>Create> Cylinder>Solid Cylinder, 彈出一 個(gè)對(duì)話框，在其輸入欄中分別輸入“ Radius=25, Deoth=50"，單擊“OK。3） 生成一個(gè)塊： Main Menu>Preprocessor>C

5、reate> Block>By Dimensions , 彈出一個(gè)話框，在其輸入欄中輸入的數(shù)據(jù)如圖所示，單擊OEVOLUMESANSYS2014TYPE31101046874）移動(dòng)工作平面：在“ Offset WP”中的“X, Y, Z Offset ”下面的輸入欄中 輸入“130, 0, 0”，并按“Enter”鍵確認(rèn)。5）生成第二個(gè)圓柱體：Main Menu>Preprocessor>Create> Cylinder>Solid Cylinder ,彈出一個(gè) 對(duì)話框，在其輸入欄中分別輸入“ Radius=25, Deoth=50"，單擊“OK。

6、生 成的實(shí)體如圖所示。6) 進(jìn)行減操作： Main Menu>Preprocessor>Operate>Substract>Vumes,彈出 第一個(gè)拾取框，用鼠標(biāo)在圖形屏幕上拾取編號(hào)為“ V1, V2”的體素，單 擊“OK"，又彈出第二個(gè)拾取框，這時(shí)用鼠標(biāo)在圖形分別拾取編號(hào)為“V5, V6, V7”的體素，單擊“ OK”7)體相加操作：Main Menu>Preprocessor>Operate>Add>Wlumes,彈出一個(gè) 拾取框，單擊“ Pick All”ANSYSAREASTYPE HUMAPR IB 2014 21:13:29

7、31101046B7 張旭6生成B-B鍵槽1）移動(dòng)工作平面到關(guān)鍵點(diǎn)上：UtilityMenu>Workplane>OffsetWPto>Krypoints,出 現(xiàn)一個(gè)拾取框，用鼠標(biāo)在圖形屏幕上拾取編號(hào)為“ 17”的關(guān)鍵點(diǎn)（軸肩根部表 面點(diǎn)）,單擊“OK”。2）移動(dòng)工作平面：在“ Offset WP”中的“X, Y, Z Offset”下面的輸入欄中輸 入 “65, 0,-30”,并按 “Enter” 鍵確認(rèn)。3）生成一個(gè)圓柱體：Main Menu>Preprocessor>Create>Cylinder>Solid Cylinder, 彈出一個(gè)對(duì)話框，

8、在其輸入欄中分別輸入“Radius=25,Deoth=50"，單擊“OK”。4）生成一個(gè)塊：Main Menu>Preprocessor>Create> Block>By Dimensions 彈出一 個(gè)對(duì)話框，在其輸入欄中輸入的數(shù)據(jù)如圖所示。5）移動(dòng)工作平面：在“ Offset WP”中的“X, Y, Z Offset”下面的輸入欄中輸 入“130, 0, 0”并按“Enter”鍵確認(rèn)。6）生成二個(gè)圓柱體： Main Menu>Preprocessor>Create> Cylinder>Solid Cylinder; 彈出對(duì)話框，在其

9、輸入欄中分別輸入“ Radius=25, Deoth=50"，單擊“OK”。 生成的實(shí)體如圖所示。ANSYSVOLUMESTYPE MUM3110101687 zhangxu7）進(jìn)行減操作：Main Menu>Preprocessor>Operate>Substract>Volumes ,彈出第 一個(gè)拾取框，用鼠標(biāo)在圖形屏幕上拾取編號(hào)為“ V1,”的體素，單擊“ OK,又 彈出第二個(gè)拾取框，這時(shí)用鼠標(biāo)在圖形分別拾取編號(hào)為 “V2, V3, V4”的體素， 單擊“OK。APB LB 2014 21：51：1STYPE31101016B7 Ehangxu8）保存數(shù)

10、據(jù)結(jié)果：Main Menu> File>Save As,彈出一個(gè)對(duì)話框，在 “ Save Database to下面的輸入欄中輸入用戶自定義的文件名 “Shaftl.DB"，單擊 “ OK”。9）閉工作平面顯示：Utility Menu>Workplane>Display Working Plane。7生成有限元模型1）選擇單元類型：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,彈出一個(gè)如圖所示的對(duì)話框，單擊“ Add”又彈出一個(gè)對(duì)話框，在選擇框 中分別選擇“ Structural S

11、olid”和“Tel 10node 92',單擊“OK”又單擊圖 3-17上的“Close”。則完成單元類型的選擇.2）設(shè)置材料屬性：執(zhí)行 Main Menu>Preprocessor>Meterial Props>Meterial Models 命令，選擇 Structurallinerelasticisotropic,在 EX 和 PRXY 中輸入 2e11 和 0.3。再選擇 Desity,輸入 7800.3）設(shè)定單元的尺寸大?。篗ain Menu>Preprocessor>Size Cntrls>-Global- Size ,彈出一個(gè)如圖所示

12、的對(duì)話框，在“Element edge length”后面的輸入欄中輸入 “10”，單擊“OK”。4）采用自由網(wǎng)格劃分方式生成網(wǎng)格：Main Menu>Preprocessor>Mesh>-V olumes- Free,出現(xiàn)一個(gè)拾取框，單擊“ Pick All”，生成的網(wǎng)格如圖所示。5）保存有限元模型數(shù)據(jù)到文件：Main Menu> File>Save As,彈出一個(gè)對(duì)話框，在"SaveDatabase to”下面的輸入欄中輸入用戶自定義的文件名“ Shaft1.DB"，單擊“ OK”8施加載荷約束及求解階梯軸所承受的應(yīng)力一般由兩個(gè)部分組成：

13、彎矩和扭矩。通常情況下，我們認(rèn)為 階梯軸為傳動(dòng)軸，所以我們?cè)趯?shí)際分析中只考慮階梯軸承受扭矩的問題。 而階梯軸的扭矩按實(shí)際情況一般分布在鍵槽的一個(gè)側(cè)面，而且往往是成對(duì)出現(xiàn)的，所以我們五階階梯軸進(jìn)行載荷加載時(shí)，主要考慮加載在鍵槽一側(cè)的均布應(yīng)力的情況且 成對(duì)出現(xiàn)。1）選取菜單 Main Menu | Preprocessor | Loads | Define Loads | Apply | Structural | Displacement | On nodes將會(huì)彈出拾取對(duì)話框，選擇鍵軸最兩邊點(diǎn)，單擊對(duì)話 框中的“OK”按鈕，選擇ALL DOF。完成施加約束操作。2）選取 Main Menu |

14、Solution | Define Loads | Apply | Structural Pressure |On Areas 將會(huì)彈出拾取對(duì)話框，選擇兩個(gè)鍵槽相反的側(cè)面，單擊“ OK”按鈕，彈出另一 對(duì)話框，在Load PRES value項(xiàng)輸入“50”單擊“OK”完成施加載荷操作。3）選取菜單路徑 Main Menu | Solution |Solve|Current LS彈 Solve Current Load Step 對(duì)話框，單擊“ OK”開始求解，求解結(jié)束后，關(guān)閉相應(yīng)對(duì)話框。4）選取菜單路徑 Main Menu General Postproc|Plot Results|Conto

15、ur Plot|Nodal Solu 將 彈 出 Contour Nodal Solution Data 對(duì) 話 框， 選 擇 Nodal Solution|DOF Solution|Displacement vector sum# 得到如位移圖。可以看出軸在傳動(dòng)過程中由于兩個(gè)鍵槽傳遞相反方向的力矩，鍵槽凸向了相反 方向。5）選取菜單路徑 Main Menu General Postproc|Plot Results|Contour Plot|Nodal Solu 將 彈 出 Contour Nodal Solution Data 對(duì) 話 框， 選 擇 Nodal Solution|Stres

16、s|von Mises Stres脩得到如下應(yīng)力圖從圖中可以看出，鍵槽的底部的應(yīng)力最大6）選取菜單路徑 Main Menu General Postproc|Plot Results|Contour Plot|Nodal Solu 將彈 出 Contour Nodal Solution Data 對(duì)話框，選擇 Nodal Solution|Elastic Strain|von Mises Elastic Strain等得到彈性形變圖ANSYSNOCAL SOLUTION188,399DHX的SMXAPR IB 201423:41:1512S.721l7.5O710.82916.614>,

17、36589 1 孫 399STEP-l 5UB =1 TIME=1 SE® *,117E-06.3653942.151S3.93621,25863.04可3110104687 zhaugxu模態(tài)分析調(diào)出保存的Shaftl.BD文件1指定分析類型和分析選項(xiàng)1）選擇菜單 Main Menu>Solution>Analysis Type>New Anlysis ,出現(xiàn)對(duì)話框.2）選擇Modal項(xiàng)單擊OK./ New AnalysisANTYPE Type of analysisC Static J-J<* ModalC Harmonic TransientC Spe

18、ctrum Eigen BucklingC Substructuring/CMSOK ICancel IHelp I3)選擇菜單 Main Menu>Solution>Anlysis Type>Anlysis Option,設(shè)置如下:A Modal Airily si sM0DOPT Mode extraction method n a 14 in muai Him in na a 11 n(* Block LanczosC PCG LanczosC ReducedC Un&ymmetricC DampedC QR DampedC SupernodeNo. of mo

19、dels to extract5(must be specified for all methods except the Reduced method) MXPANDExpand mode shapes屏 Yes乒Ves忖MODE No. of modes to expandEkalc Calculate elem results?LUMPM Use lumped mass approx?廠 NoPSTRES Ind prestress effects?廠 NoCancel4）施加約束條件，選擇兩個(gè)圓端面2將模態(tài)擴(kuò)展并求解1 ） 選擇菜單 Main Menu>Solution>L

20、oad Step Opts>ExpansionPass>Single Expand>Expand Modes 彈出對(duì)話框2）在 No. of modes to expand中輸入 53）選擇菜單 Main Menu>Solution>Solve>Current LS,開始求解4）求解完成，關(guān)閉窗口3進(jìn)行結(jié)果后處理1）選擇菜單 Main Menu>General Postproc>Result Summary觀察彈出的信息然后 關(guān)閉S ET. LI GT C m1rFile* INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *

21、SETTIME/FREQLOAD STEPSUBSTEPCUMULATIUE11.595811122.105212232.192413342.944614453.6875i552）選擇菜單 Main Menu>General Postproc>Read Results>First Set3）執(zhí)行 Main Menu>General Postproc>Plot Result>Contour Plot>Nodal Solu,在彈出 的對(duì)話框中,分別選擇 “ DOF Solution” 下面的 “ Displacement vecter sum ,"

22、;Stress" 下面的 “von Mises stress 不口 “Elastic Strain” 下面的 “von Mises Elastic Strain", 分別得到在第一階頻率下的相對(duì)位移圖，相對(duì)應(yīng)力圖和相對(duì)應(yīng)變圖如下STEP-1 SUB =1 FREQ=1.596USUM (AVG)RSYS-0 DMX =.735E-05SMX =.735E-05APR 19 2014 21:31:300.163E-05.327E-05.490E-05.653E-05.816E-06.245E-05.408E-05.571E-05.735E-05NODAL SOLUTIONST

23、EP«1SUB =1 FREQ=1.596SEQV (AVG)DMX -.735E-05SMN =3.237SMX =43403110104687 zhangxuANSYSAPR 19 201421:32:013.237966.9911931485.114144928943858241333764340201421 BE-10488E-08974E-0G31101046B721BE-10219E-O7NODAL SOLUTION146E-07,170E-074）依次執(zhí)行1） -3）得到各階的相對(duì)位移圖，相對(duì)應(yīng)力圖和相對(duì)應(yīng)變圖二階3110104-687 zhangxuNOQAL SOL

24、UTIONSUB =2FREQ-2.105U5UH (AW!R5YS-0DMX =U91E-05SMX =a491E-05ANSYSAfR 19 2014,109E-Q5218E-05.327E-05.436E-05545E-06.164E-05-273E-05-3S2E-05«491E-05ANSY!40.硅 5171633905065674QBlfl.091255342285503757B311010468? ihAngxu1KODAL SOLUTIONFREQ=2,105SEGfV (AW5)CMX -+491£-05SMN =40-6255IEP=1SOB .2AP

25、R 19 201421£33：IQNOD&L SOLUTION5IEP=1 SUB .2 FREQ=2.105 EPELEQV (AWS) DMX -+491£-05SMN =.268E-09 SMX =.3a0E-07ANSYSAPR 19 201421i33:37.865E一期4 170E-Q7.254E-07+338E-07.44CE-0S.12SE-07.212E-07.296E-07.36OE-D73110104687 zhangxu三階1 NODAL SOLUTIONSTEP=1 SUB =3 FREQ=2.192APR 19 201421:34:08U

26、SUM(AVG).170E-05.283E-05.396E-05RSYS-0 DMX -.509E-05 SMX =.509E-05.566E-063110134687 zhangxu.509E-05NODAL SOLUTIONANSYSSTEP-1 SUB -3 FREQ-2.192APR 19 2014 21:34:29SEQV(AVG)DMX -.509E-05SMN =15.373SMX =628215.3731408711.642800419355862104349748896282NODAL SQLUTIOW,279E-07,105E-09.707E-0B,140E-07.210E-07.105E-07.245E-07.314E-07STEP-1SUB =3EREQ=2.152EPELEQV (A峋DHX -.5D9E-05SMN =105E-O9SMX =.314E-07APR 19 201421:4O:1C3110104687 zhangxu四階NODAL SOLUTIONSTEP=1St® =4 FKEQ-2.94S U50M (KVB R5YS-0 DHX =WE-05 SMX =,441E-05ANSYSAPR 19 2014r- 0 9BTE-M.197E