安徽工程大学-薄壁圆筒有限元分析.doc

PAGE / NUMPAGES 题目：试分析图1薄壁圆筒在载荷作用下的应力和应变(载荷个数、大小、薄壁圆的参数自己选择）。 图1 薄壁圆筒受力分析 图1 薄壁圆筒受力分析 1.三维建模 ３Ｄ模型是对部件进行分析和改进的结果,模型建立的越精确,有限元分析中的网格划分也就越细致,那么得到的结果相应的也就更加的准确，考虑到薄壁圆筒的结构性,将其适当的简化，用SOLIＤWＯＲKS建模（如图2）。 其中:外圆柱直径为１００mｍ，高度为２0mm，中间圆柱直径为70mm,高度为９0ｍm，孔的直径为66mm,为通孔． 其中:外圆柱直径为１００mｍ，高度为２0mm，中间圆柱直径为70mm,高度为９0ｍm，孔的直径为66mm,为通孔． 　 图2 薄壁圆筒三维模型 考虑到ＡＮSＹＳ和ＳＯＬＩDWORKＳ有很多数据接口,例如ＩGＥS,PARA，以及ＳAＴ等等，为了保证零件导入的完整性,选择另存为ＰARＡSOＬID(＊。ｘ_ｔ)文件，在将其导入ＡNSＹS中的workｂｅncｈ协同仿真环境中. 2。有限元分析 2．１定义单元的属性 定义材料属性：选择菜单Toolbox：Ｓtａｔic Sｔructuｒal(ANSＹS)〉Proｊeｃt Sｃhｅｍatｉｃ>Enｇineer Datａ＞Ediｔ〉Ｖiｅw〉Outlｉne在材料属性窗口Mateｒiaｌ选择Sｔructｕral Ｓteeｌ,Ｖiew＞Ｐｒｏperｔiｅs　在弹出的对话框中设置Yoｕng's Modulｕｓ（弹性模量）为２E１1，Poisson's　Ｒatio(泊松比)为0．3，densiｔy（密度）为7850，单击OＫ即可。 导入模型：选择菜单Static Strｕctuｒａl(ANSYS):Geｏｍｅtry>Ｉｍporｔ　Gｅoｍetry〉Ｂｒｏwｓe 将之前存入的ＰＡＲASOLＩＤ（＊.ｘ＿t)文件导入环境中，并且选择单位为Ｍｉlｌimeｔeｒ（毫米）。 定义单元的类型：AＮＳYS　提供了１90 多种不同的单元类型,　从普通的线单元、面单元、实体单元到特殊的接触单元、间隙单元和表面效应单元等。选择合适的单元类型是进行各类有限元分析的基础，　在满足计算精度的同时可以有效的简化单元划分的难度.实体单元类型也比较多， 实体单元也是实际工程中使用最多的单元类型.常用的实体单元类型有solｉd4５， ｓoｌid9２, solｉｄ185, ｓｏlid187 等几种。 在此， 选择单元类型为Sｏlｉd185, 因为Ｓolid１85 单元是3 维8　节点实体, 该单元用来模拟3 维实体,　由8 个节点定义, 每个节点3　个自由度：　X ，Y,　Z　方向。 具有塑性， 超弹性应力, 超大许用应变, 大变形, 大应变能力(如图3)。选择菜单Sｔatic Structural（ANSＹS）：Modeｌ>Geomeｔｒy〉Sｏlid>Inset>Ｃｏｍmａｎd 在右方出现的命令栏中输入et,maｔid，　１8５,回车确定.即选择单元类型为三维实体单元Soliｄ 1８5. 　 图3 图3 SOLID185几何图形 2.2　网格划分 有限元网格数目过少,容易产生畸变，并影响计算精度；而数目过大,不仅对提高精度作用不大,反而大大增加了计算工作量。 　 　 1）可以采用ANSYS WＯRKＢENCＨ提供的ｍesh网格划分工具生成有限元模型。 　2)在detaｉl of　mesh（划分细节）中选择Sizｉｎg，将Ｕse Advancｅd Size Funｃｔion 项改为Pｒoxiｍｉty and　Curvａture，将Ｒelｅvance Ｃenter项改为ｆine. 3）选择菜单MODEL,Meｓh　Conｔｒｏl＞Ｍaｐｐed　Faｃe Mesｈｉng,选中实体准备行映射网格划分。 　 4)选择菜单MＯDＥＬ,Meｓh>Gｅneraｔe ｍesh进行网格划分（如图4）。 图4 网格划分 划分网格后生成： 节点数32334个，(如图5所示） 单元数19088个（如图5所示）. 图5　Ｓtatistｉcｓ 2。３添加约束和载荷 添加约束 ：选择菜单MODEL:Static Sｔrｕｃｔuｒaｌ>Iｎsｅt＞Fixｅd Ｓupport，选择薄壁圆筒的左端面，在下方工具栏中 Detaｉls of Ｆixｅｄ　Sｕppoｒt＞Scopｅ〉Geometｒy，选择Apply。 添加载荷：选择菜单MODEL：Staｔic　Ｓtructｕral〉Insｅt>Momenｔ，选择薄壁圆筒右端圆柱面，在下方工具栏中 Dｅtaiｌs of Mｏmenｔ>Ｄefｉｎitiｏn〉Defiｎe by＞Coｍｐｏneｎtｓ＞Ｇlｏbal　Cｏorｄiｎate System〉X Componeｎ