ansys课程设计论文1
XXXX大学
计算机辅助课程设计说明书题目: 基于ANSYS的轴的有限元分析
学院：______ 机电学院_____ 专业班级： ____10机41____
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基于ANSYS的轴的有限元分析
前言
轴向拉压的杆件在工程中的应用非常广泛。翻斗货车的液压机构中的顶杆，承受的压力作用，如果压力过大，或者过于细长，有可能突然由直变弯，发生稳定失效。
有限单元法是利用电子计算机进行数值模拟分析的方法，ANSYS软件作为一个功能强大、应用广泛的有限元分析软件，不仅有几何建模的模块，而且也支持其他主流三维建模软件，目前在工程技术领域中的应用十分广泛，其有限元计算结果已成为各类工业产品设计和性能分析的可靠依据。文章在基于有限元分析软件ANSYS的基础上对载荷轴的承载特性进行分析。
摘要：介绍应用ANSYS软件分析载荷轴在轧载荷压力作用下发生变形量和应力分布情况。
关键词：载荷，轴，ANSYS
一问题分析求解
如图所示为一轴类零件结构示意图，在其两端施加P=50Mpa的均布载荷，求零件内部各点的应力、应变场分布。零件材料弹性模量为220Gpa,泊松比为0.3。
二轴有限元模型
2．1 建立轴承座有限元模型
轴为左右对称结构，ANSYS在INVENTOR中建立该轴三维模型，通过接口导入ANSYS 中，如图1所示。
该载荷轴采用Tet 10node 92单元，此单元是一个高阶3维20节点固体结构单元，每个节点有3个沿x、Y和z方向平移的自由度，具有二次位移模式，主要适用于位移、变形等方面。如果要求精度高，可较好地剖分；如果要求精度不高，由于单元本身是高阶单元，使用稍微弱一点的网格也可行，能够用于不规则形状，且不会在精度上有任何损失。材料属性为ZG35CrMo，其弹性模量E：
2．2.2El1Pa，泊松比 =0．3，密度p=7870 kg／m。，抗拉强度trb 1>50MPa。
图 1
2．2 网格划分
网格划分的过程就是结构离散化的过程，通常
图1 轴模型划分的单元越多越密集，就越能反映实际结构状况，计算精度越高，计算工作量越大，计算时间增长。由于轴结构属于局部不规则几何体，因此采用自动划分法进行网格划分，该划分方法能够在规则与不规则几何体之间自动切换，将单元尺寸设置为SIZE=8，得
到轴承座有限元模型的总节点数为515474，总单元数为314456，如图2所示。图2 轴网格划分
图 2
2．3 载荷分析
上部轴在载荷中的受力情况如图3所示。根据轴的受力特点，以载荷的形式施加到模型上，本文假设轴零件两端施加力P=50Mpa，轴的 A端面受到的载荷为P=50Mpa，轴的 B端面受到的载荷为 -50Mpa,这是由于该轴具有对称性，因为，如果弹性体的几何形状，外载荷条件以及约束条件都是对称于某一平面的，在对称面上得到下面这一规律，假设对称面上的某一点有指向B面得法向位移，为保证对称性，这一点也必须有一指向 A 面的法向位移。
图 3
三计算结果分析
3．1 弹性变形分析
轴在载荷的作用下产生的变形结果如图
从结论可以看出，轴的弹性变量很小，能保证其在载荷P=50Mpa的情况下能正常工作
图 4
。3.2应力、应变分析
节点受力前后变形如图5、图6所示，从下列图中可以看出，由于在阶梯之间存在应力集中，容易发生变形甚至损坏，故需要特殊处理进行保护进行保护，因此在制造过程中应该阶梯处应做成倒角。
通过应力与应变分析可知，轴的有限元模型的建立、分析结果是客观的，较为真实的反映了轴在受载荷的作用下的承载特性，且满足设计要求。
结论
综上所述，本文运用力学分析方法，应用ANSYS软件对轴模型进行有限元分析，了解其结构的应力场分布，通过仿真其工作状态，在设计阶段就可以得到轴的弹性变形量和应力分布情况，从而对轴进行承载能力研究，为保证工程设计质量及对现场设备的使用情况具有一定得指导意义。
参考文献
【1】机械设计手册。机械工业出版社，2000，6
【2】王勋成有限元基本原理与数值方法北京：清华大学出版社，1997 【3】殷雪纲计算结构动力学重庆：重庆大学出版社，1987