《分析下圖多桿扭力梁在轉(zhuǎn)矩M作用下應(yīng)力和應(yīng)變》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《分析下圖多桿扭力梁在轉(zhuǎn)矩M作用下應(yīng)力和應(yīng)變（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、彈塑性力學(xué)及有限元法題目：分析下圖多桿扭力梁在轉(zhuǎn)矩M作用下應(yīng)力和應(yīng)變（載荷大小自己選擇）圖7多桿扭力梁說(shuō)明：本次有限元分析采用Ansys12.0版本的經(jīng)典模式進(jìn)行，實(shí)體建模采用Pro/e4.0進(jìn)行-9 -1建立三維實(shí)體模型Ansys將模型分為實(shí)體模型和有限元模型兩大類(lèi)。實(shí)體模型由關(guān)鍵點(diǎn)、面和體組成，用于直接描述所求問(wèn)題的幾何特性。是對(duì)所構(gòu)建實(shí)體進(jìn)行分析和改進(jìn)的基礎(chǔ)，模型建立的越精確，相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果也會(huì)越精確。本次建模采用Pro/e4.0軟件進(jìn)行，如下圖：圖1三維模型（1）圖2三維模型（2）Ansys可將SolidWorks、UG、Pro/E等三維軟件建立的實(shí)體模型導(dǎo)入進(jìn)行分析，為此，我們?cè)赟o
2、lidWorks中將做好的模型保存為*igs格式，這里我們命名為“零件1.igs”。2建立有限元模型2.1 導(dǎo)入實(shí)體模型選擇菜單：File-Import-Para選擇“*igs,導(dǎo)入實(shí)體模型，OK。2.2 定義單元類(lèi)型由于本次彈性體組合梁需加1個(gè)力矩，所以需用到實(shí)體單元Solid和剛性單元StructuralMassoSOLID45用于建立三維實(shí)體結(jié)構(gòu)模型。該單元由八個(gè)節(jié)點(diǎn)定義，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度：節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的x、V、z方向的平動(dòng)。本單元具有塑性、蠕變、膨脹、應(yīng)力剛化、大變形、大應(yīng)變等功能。具有沙漏控制的凝聚積分選項(xiàng)。下圖是本單元的示意圖：（核柱體選項(xiàng)）（四面體選項(xiàng) 一不推薦）圖3SOLID
3、187幾何圖形選擇菜單：ANSYSMainMenu-Preprocessor-ElementType-Add/Edit/Delete,在彈出的單元定義對(duì)話(huà)框中選擇Add,在彈出的單元類(lèi)型庫(kù)對(duì)話(huà)框中選擇StructuralMass-3DMass21,OK。再Add。選擇Solid-Brick8node45,OK。Close。由于3DMass21是剛性單元，所以應(yīng)當(dāng)設(shè)置質(zhì)量實(shí)常量為0:選擇菜單：Preprocessor-RealConstants-Add/Edit/Delete-Add,選中Type1Mass21,OK,將XYZ三個(gè)方向的質(zhì)量設(shè)置為0oClose。2.3 定義材料屬性選擇材料為鋼，
4、查閱相關(guān)資料得鋼的彈性模量為2.06E11,泊松比為0.3,密度為7850kg/m3。選擇菜單ANSYSMainMenu-PreprocessorMaterialPropsMaterialModels,在材料屬性對(duì)話(huà)框中依次雙擊Structural-Linear-Elastic-Isotropic,在彈出的對(duì)話(huà)框中設(shè)置EX（彈性模量）為2.06E11,PRXY（泊松比）為0.3,OK。冉雙擊選擇Densit（密度）為7850,單擊OK即可。Exit。2.4 網(wǎng)格劃分1）在實(shí)體外建立剛性節(jié)點(diǎn)選擇菜單：PlotCtrls-Numbering將Keypointnumbers選為on,OK。創(chuàng)建實(shí)體外
5、一點(diǎn)，選擇：Preprocessor-Modeling-Create-Keypoints-InActiveCS,標(biāo)號(hào)為1000,坐標(biāo)為0、0、200,OK。如下圖：2）對(duì)實(shí)體和實(shí)體外點(diǎn)分別進(jìn)行網(wǎng)格化選擇：Preprocessor-Meshing-MeshTool-Mesh選中實(shí)體，OK,網(wǎng)格劃分結(jié)束如下圖（可以看到局部應(yīng)力集中處已自動(dòng)細(xì)化處理）：選擇：Preprocessor-Meshing-MeshTool-Mesh（將網(wǎng)格劃分工具中Mesh下拉列表里選擇為KeyPoints）,點(diǎn)選1000點(diǎn)，OK。從下圖我們可以看出，有限元?jiǎng)澐趾蟮狞c(diǎn)1000已經(jīng)變成了1,這就是我們需要的剛性點(diǎn)。1ELEM
6、ENTS1ANJAN12201513:35:06圖4網(wǎng)格劃分圖3）建立剛性桿選擇：Preprocessor-Coupling/Ceqn-RigidRegion在彈出的點(diǎn)選對(duì)話(huà)框中首先選中1點(diǎn),OK;再點(diǎn)選4個(gè)點(diǎn)（最好是垂直方向的點(diǎn)），圈處彈性組合梁的上表面，OK,生成4根剛性梁如圖：ELEMENTSCE圖5剛性桿圖3加載和求解3.1 添加約束和載荷1）定義分析類(lèi)型選擇菜單ANSYSMainMenu-Solution-AnalysisType-NewAnalysis,在設(shè)置分析類(lèi)型對(duì)話(huà)框中選擇Static（靜態(tài)分析），OK。2）添加約束選擇菜單MainMenu-Solution-DefineLo
7、ads-Apply-Structural-DisplacementOnAreas（即加上面約束），OK。在施加位移約束對(duì)話(huà)框中選擇AllDOF（所有自由度），OK,如圖（6）:3）添加載荷選擇菜單MainMenu-Solution-DefineLoads-Apply-Structural-Force/MomentOnNodes,選擇1點(diǎn)，在施加載荷對(duì)話(huà)框中分別加上載荷Mz=500,單擊OK按鈕，如下圖：3.2 求解選擇菜單：ANSYSMainMenu-Solution-Solve-CurrentLS（當(dāng)前載荷步）,單擊求解對(duì)話(huà)框中的OK按鈕。求解結(jié)束后單擊Close按鈕。4結(jié)果后處理1）讀入結(jié)
8、果數(shù)據(jù)集由于是靜力學(xué)分析，所以只要選擇：ANSYSMainMenu-GeneralPostproc-ReadResults-FirstSet（讀取第一個(gè)結(jié)果數(shù)據(jù)集）2）繪制變形圖選擇菜單：ANSYSMainMenu-GeneralPostproc-PlotResults-DeformedShape在繪制變形圖對(duì)話(huà)框中選擇Def+undefomed（在圖形窗口中繪制變形前和變形后的圖形）單擊OK,變形圖如圖（7）:圖7變形圖3）繪制等值圖和等值線(xiàn)圖節(jié)點(diǎn)位移等值圖：ANSYSMainMenu-GeneralPostproc-PlotResults-ContourPlot-NodalSolu（節(jié)點(diǎn)解
9、），出現(xiàn)（繪制節(jié)點(diǎn)解等值圖）對(duì)話(huà)框，在“Itemstobecontoured欄中選擇“DOFSolution（結(jié)構(gòu)變形）-Displacementvectorsum，顯示該彈性體組合梁的節(jié)點(diǎn)位移等值圖（8）1NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1USUM (AVG)RSYS=0DMX =.415E-09SMX =.415E-09ANJAN 12 201514:04:430.921E-10.184E-09.276E-09.369E-09圖8節(jié)點(diǎn)位移等值圖節(jié)點(diǎn)應(yīng)力等值圖：ANSYSMainMenu-GeneralPostproc-PlotResults-ContourPl
10、ot-NodalSolu（節(jié)點(diǎn)解），出現(xiàn)（繪制節(jié)點(diǎn)解等值圖）對(duì)話(huà)框，在“Itemstobecontoured欄中選擇“StressvonMisesSEQV（馮米斯應(yīng)力：是一種等效應(yīng)力，它用應(yīng)力等值線(xiàn)來(lái)表示模型內(nèi)部的應(yīng)力分布情況，它可以清晰描述出一種結(jié)果在整個(gè)模型中的變化，從而使分析人員可以快速的確定模型中的最危險(xiǎn)區(qū)域），顯示該彈性體組合梁的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力等值圖（9）1NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SEQV (AVG)DMX =.415E-09SMN =.005098SMX =.394815YZMNJAN 12 201514:06:47.091702.135004.178305.221607.264909.308211.351513.394815.0050980484圖9節(jié)點(diǎn)應(yīng)力等值圖4）結(jié)果分析根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，我們可以看出應(yīng)變：最大值：4.15M08m、最小值：0m；應(yīng)力：最大值：0.394815MPa、最小值0.005098MPa。從應(yīng)力云圖中可以看出彈性軸承受的最大應(yīng)力為255MPa,對(duì)于碳素結(jié)構(gòu)的鋼的屈服極限（極限應(yīng)力）是215MPa,故此結(jié)構(gòu)符合要求。
分析下圖多桿扭力梁在轉(zhuǎn)矩M作用下應(yīng)力和應(yīng)變
