基于ANSYS的光学研磨机托盘有限元结构强度分析

1、三维托架实体受力分析三维托架实体受力分析：托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。

托架通过有孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29×106psi，泊松比v=0.3.试通过ANSYS输出其变形图及其托架的von Mises应力分布。

1.1、定义单元及材料1、新建单元类型运行主菜单Preproccssor—ElementType—Add／Edit／Delete命令，接着在对话框中单击“Add”按钮新建单元类型。

2、定义单元类型先选择单元形式为Strucral Mass Solid，在右边的滚动框中单击“Brick 8node 185”，然后确定，完成单元类型选择。

3、设置材料属性执行Main Menu/Preproccssor/Material/Props/ Material Models命令，将弹出Define MaterialModel Behavior的对话框。

依次双击Structural,Linear,Elastic,和Isotropic,将弹出1号材料的弹性模量EX和泊松比PRXY的定义对话框。

在EX文本框中输入2.9E7，PRXY文本框中输入0.3.定义材料的弹性模量为2.9E7，泊松比为0.3，单击“OK”按钮，关闭对话框。

完成对材料模量的定义。

1.2、创建几何模型1、生成托架执行Main Menu/Preproccssor/Modeling/Create/Areas/Rectangle/By Dimensions创建剖面，在由面生成体，最后生成三角托架.2、生成两个小圆孔执行执行Main Menu/Preproccssor/Modeling/Create/Areas/Circle/Soild Circle命令，在弹出的对话框中填入圆心位置、半径、高度，确认生成。

3、执行面相减操作执行Main Menu/Preproccssor/Modeling/Operate/Booleans/Subtract/Aeras命令，弹出拾取框。

基于ANSYS workbench的塑料托盘有限元分析作者：彭贤峰李过来源：《山东工业技术》2015年第01期摘要：通过对塑料托盘进行参数化设计和利用三维造型软件UG建立模型，对其在工作过程中受力和跌落进行了有限元分析。

最后通过实验数据分析，有限元分析结果得到实验数据基本一致，说明，在塑料托盘的结构设计过程中，采用有限元分析的方法可以为产品设计提供了一条新的思路。

关键词：塑料托盘;有限元分析;三维模型塑料托盘（pallet）是为了便于货物装卸、运输、保管和配送等而使用的负荷面和叉车插口构成的装卸用垫板。

塑料托盘引进后广泛应用于物流运输行业并成为物流行业重要的器具，多年来，塑料托盘一直采用经验设计方法，其结构的合理性有待进一步研究，在运输管理及储存过程中，存在多种载荷形式，其中以静载荷为主，如果设计不合理，托盘的安全性得不到保障。

因此通过对塑料托盘进行CAE分析来模拟各种实验测试，可以发现产品设计和制造过程中潜在的问题，这对缩短产品设计周期，减少研发费用有重要的意义[1]。

目前国内外对托盘的结构分析并应用在设计上研究主要有：桑军等人基于Cosmos Works 进行了整装整卸托盘纵梁优化设计[2]，何为宏等人基于PRO-Mechanic分析了木质托盘结构联结系数[3]，尹恩强等人基于ANSYS 有限元分析软件分析并确定了托盘的结构要素[4]，马卫静等人基于ANSYS 对托盘板材在静态承重与叉车叉起时的力学性能和承载性能进行了分析[5] ，国外J.H，LIM等人利用有限元法对托盘的静态变形进行了比较研究[6]。

1 模型建立塑料托盘材料为HDPE ，弹性模量为11GPa，泊松比为0. 42，抗弯强度为387MPa，屈服强度为250MPa，质量密度为950 kg /m3。

利用UG基于特征的参数化造型功能，可建立该托盘的三维模型，将模型导入到ANSYS workbench进行几何清理，最后网格划分。

网格化后塑料托盘有限元模型见图3，划分完毕后共有节点1061698，单元数为596815，skewness=0.95的单元数为695，满足了分析需要。

ANSYS 零件分析-有限元作业题目：试应用ANSYS有限元软件分析图1所示支座（铸造）内部的应力、应变和变形分布，并校核强度。

已知，底板上有四个直径为14mm的圆孔（距离端面均为30mm），其圆面受到全约束，已知材料的弹性模量E=210Gpa，泊松比μ=0.3，许用应力[σ]=160MPa，右端φ60的孔端面（A-B）受到水平向左的分布力作用，分布力的合力大小为15kN。

图1 零件尺寸图几何建模：第一步分析准备选取菜单Utility→File→Clear&Start New，弹出【Clear database and Start New】对话框，采用默认状态，单机OK按钮，弹出【Verify】确认对话框，单机Yes按钮。

选取菜单Utility Menu→File→Change Directory，弹出选择路径对话框，在操作系统中选中新的路径，然后确认即可。

选取菜单Utility Menu→File→Change Title，弹出新菜单，进行文件命令，如下图所示，命名为static第二步几何建模自底向上建模，首先建立底部长方体选择菜单MainMenu→Preprocessor→Modeling→Creat→Keypoints→In Active CS,打开创建关键点对话框。

在【Keypoint number】文本框中输入1，在【Location in active CS】文本框中分别输入0,0,0,单击apply按钮。

同意的方法建立另外三个关键点，编号为2至4，分别为（140,0,0）、（140,140,0）、（0,140,0）选择菜单MainMenu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Arbitrary→Through Kps，弹出拾取线对话框，依次拾取刚刚建立的4条个关键点，点击OK按钮。

选择菜单MainMenu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Circle→Solid Circle，弹出拾取线对话框，按照下图所示进行设置输入。

用有限元的方法模拟滑动摩擦磨损摘要磨损往往是影响产品寿命的一个主要因素。

因此磨损预测就成为工程的一个重要部分。

这篇论文介绍了用有限元软件ANSYS来模拟磨损的方法。

用线性磨损定律和欧拉解析积分提出了一个模型化的模拟程序。

然而，还要考虑保证模型的正确性和数学方法的收敛性。

分别用实验和有限元的方法分析了球形pin-on –disk系统在没有润滑条件下的接触问题，使用了Lim 和Ashby磨损图来区分磨损机理。

在给定几何尺寸和载荷的条件下，可以用有限元的方法模拟磨损，得到磨损率对滑动距离的对应关系。

有限元软件ANSYS非常适合解决接触问题和磨损模拟。

实际磨损率的分布范围在±40-60%的界限内会导致磨损模拟结果相当大的偏离。

因此这些结果必须在一个相对的值上进行估测，从而比较不同的设计。

关键词：磨损模拟；FEA；磨损试验；接触温度1．绪论摩擦副之间最可靠的摩擦学行为的知识可以通过做磨损实验来获得。

然而，当特别是设计改变时需要在日常的内部程序基础上进行迅速的估测。

已经进行了大量的研究工作来帮助设计者实现这一步。

已经证实一个给定系统滑动磨损的主要参数是接触载荷和相对滑动速度。

速度由机构运动来决定。

系统载荷怎么影响接触应力是很复杂的一个问题。

第一个分析两个弹性实体接触应力的人是赫兹。

他认为接触体是弹性的，接触部分为椭圆形，而且没有摩擦的。

这些假设被用在接触应力的计算中。

磨损发生在机械构件相互接触时。

一个重要的实际问题是在给定的时间里有多少的材料损失。

由于功能和加工误差等表面的形状是不同的。

而且会因为磨损和弹性变形而改变。

因此压力的分配就依赖于这些条件。

有限元的方法是一个通用的工具来解决应力应变的问题。

这篇论文使用有限元软件ANSYS5.0A分析了接触压力和磨损模拟。

2. 磨损模型磨损过程可以认为是动态的，由许多参数决定，这个过程的预测可以看作是一个初始值的问题。

从而磨损率就可以由一个总的方程来描述。

基于ansys的旋转圆盘的模态分析班级：12研5班学号：2012103117姓名：孟欣2013年6月23日基于ansys的旋转圆盘的有限元分析学号：2012103117 姓名：孟欣摘要：是广泛应用于旋转机械装置中的基本结构元件，圆盘在高速旋转状态下会表现出与低速或非旋转状态下迥异的力学性能。

本文简要介绍了有限元法的基本思想、模态分析基本理论以及ANSYS模态分析的步骤。

利用ANSYS对旋转圆盘进行模态分析，得到相应的分析结果，为进一步研究提供了依据。

关键字：有限元法；旋转圆盘；ansys;模态分析一•引言1 .有限元法概述有限元法是当今解决工程问题和数学物理问题中应用最广泛的数值计算方法，由于它具有对复杂几何构形的适应性，对各种物理问题的可应用性，建立在严格理论上的可靠性和适合计算机实现的高效性等特点，受到数学界和工程界的高度重视，现在已经发展成为CAD 和CAM的重要组成部分。

有限元法的基本思想是：把一个连续的结构化分成有限多个离散结构彼此只在有限个节点处相互连接的、有限大小的单元组合体来研究，作为真实结构的近似力学模型。

以后所有的分析计算就在这个离散的结构上进行。

有限元法之所以能够求解结构任意复杂的问题，并且计算结果可靠、精度高，其中原因之一在于它具有丰富的单元库，能够适应于各种结构的简化，从而能够非常方便地用有限元模型来描述分析对象。

2. ANSYS模态分析ANSYS软件是一个融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器，保证了它能高效地求解各类结构问题，其良好的图形界面和程序结构，交互式的前后处理和图形软件，大大地减少了用户在创建模型、有限元求解以及结果分析和评价中的工作量。

ANSYS环境下的模态分析是一个线性分析。

模态分析用于确定设计中的结构或机器部件的振动特性，它是承受动态载荷结构设计中的重要参数，为进一步改进结构设计和深入研究提供理论依据。

第44卷第21期包装工程2023年11月PACKAGING ENGINEERING·253·基于ANSYS强度仿真与动力学测试的包装结构优化设计雷鸣1，吴颖1*，彭芳1，王卫华1，张士强1，许诚2（1.苏州城市学院，江苏苏州215104；2.苏州市计量测试院，江苏苏州215100）摘要：目的在保障机械结构强度的前提下，对消费量大的某泵用木包装结构进行优化设计，对机械强度进行CAE有限元仿真，并进行振动跌落冲击测试，以降低成本提高产品价值。

方法首先分析产品的使用功能，设计新型包装方案，将原有铁底板支撑结构优化改为用材更少的V型木质支撑结构，建立力学模型，进行底强度分析以及稳定性计算；然后运用SolidWorks建立3D模型，运用ANSYS Workbench 进行仿真评估；最后生产出新型包装，并根据包装测试标准进行了测试。

结果新的包装结构用V型木质取代了铁底板支撑，节约了100%的铁质包装材料，并通过了冲击振动跌落测试。

优化设计的新包装型式能满足运输过程中的冲击振动跌落等产品保护要求，满足运输稳定性的功能要求。

结论本文以价值工程理念为指导，优化设计的新包装结构，在满足产品功能的同时节约了成本，是价值工程在包装优化领域极好的运用，为机械工程领域包装工程师提供了设计参考和解决方案。

关键词：包装设计；力学强度仿真；优化设计；样品测试；价值工程中图分类号：TH122；TH140.8 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)21-0253-07DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.21.031Optimization Design of Packaging Structure Based on Strength Analysis of ANSYS andDynamic Testing VerificationLEI Ming1, WU Ying1*, PENG Fang1, WANG Wei-hua1, ZHANG Shi-qiang1, XU Cheng2(1. Suzhou City University, Jiangsu Suzhou 215104, China; 2. Suzhou Institute of Metrology, Jiangsu Suzhou 215100, China)ABSTRACT: The work aims to optimize the design of wooden packaging structure with a large consumption in a certain type of pump on the premise of ensuring the strength of mechanical structure, simulate the mechanical strength by CAE finite element method and carry out the vibration drop impact test to reduce the cost and improve the product value.Firstly, the use function of the product was analyzed and a new packaging scheme was designed. The original steel support structure was optimized to V-shaped wooden support structure and a mechanical model was established to analyze the bottom strength and calculate the stability. Then, SolidWorks was used to construct a 3D model and ANSYS Workbench was adopted for simulation and evaluation. Finally, a new packaging was produced and tested according to the packaging test standards. The new packaging structure replaced the iron baseboard support with V-shaped wood, saving the cost of iron packaging material 100%, and passed the impact, vibration and drop tests. The optimized design of the new packaging type could meet the protection requirements of the impact and vibration drop during the transportation process and satisfy the functional requirements of transportation stability. Guided by the value engineering, the optimized design of the new packaging structure reduces the cost while achieving the required function, which is an excellent application of value engineering in packaging optimization and provides design reference and solutions for packaging收稿日期：2023-01-10基金项目：2022年教育部高等学校科学研究发展中心中国高校产学研创新基金项目（2022BL082）；2022年江苏省高校实验室研究会立项资助研究课题（GS2022BZZ36）；2021年度江苏省高等学校基础科学（自然科学）研究面上项目（21KJD460006）·254·包装工程2023年11月engineers in mechanical engineering field.KEY WORDS: packaging design; mechanical strength simulation; optimization design; sample test; value engineering包装在机械制造领域使用量特别大，对包装结构进行优化设计可以极大地节约成本[1]。

有限元大作业基于ansys的有限元分析班级：学号：姓名：指导老师：完成日期：ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD 等。

是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。

ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。

目前，中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。

2D Bracket问题描述:We will model the bracket as a solid 8 node plane stress element.1.Geometry: The thickness of the bracket is 3.125 mm2.Material: steel with modulus of elasticity E=200 GPa.3.Boundary conditions: The bracket is fixed at its left edge.4.Loading: The bracket is loaded uniformly along its top surface. The load is 2625N/m.5.Objective: a.Plot deformed shapeb.Determine the principal stress and the von Mises stress. (Use the stress plots to determine these)c.Remodel the bracket without the fillet at the corner or change the fillet radius to 0.012 and 0.006m, and see howd.principal stress and von Mises stress change.一，建立模型1设置工作平面在ansys主菜单里找到workplane>wp settings,输入如下参数。

ansys有限元强度分析一、实验目的1 熟悉有限元分析的基本原理和基本方法；2 掌握有限元软件ANSYS的基本操作；3 对有限元分析结果进行正确评价。

二、实验原理利用ANSYS进行有限元静力学分析三、实验仪器设备1 安装windows XP的微机；2 ANSYS11.0软件。

四、实验内容与步骤1 熟悉ANSYS的界面和分析步骤；2 掌握ANSYS前处理方法，包括三维建模、单元设置、网格划分和约束设置；3掌握ANSYS求解和后处理的一般方法；4 实际应用ANSYS软件对六方孔螺钉头用扳手进行有限元分析。

五、实验报告1）以扳手零件为例，叙述有限元的分析步骤；答：（1）选取单元类型为92号；（2）定义材料属性，弹性模量和泊松比；建立模型。

先生成一个边长为0.0058的六边形平面，再创建三条线，其中z向长度为0.19，x向长度0.075，中间一段0.01的圆弧，然后把面沿着三条线方向拉伸，生成三维实体1如题中所给形状，只是手柄短了0.01；把坐标系沿z轴方向平移0.01，再重复作六边形面，拉伸成沿z轴相反方向的长为0.01的实体2；利用布尔运算处理把实体1和2粘接成整体。

（4）划分网格。

利用智能网格划分工具划分网格，网格等级为4级。

（5）施加约束。

在扳手底部面上施加完全约束；（6）施加作用力。

在实体2的上部面上施加344828pa（20/（0.01*0.0058））的压强，在实体2的下部面的临面上施加1724138pa(100/0.01/0.0058)的压强；（7）求解，进入后处理器查看求解结果，显示应力图。

2）对扳手零件有限元分析结果进行评价；答：结果如图所示：正确的显示出了受力的最大位置及变形量，同时给出了各处受力的值，分析结果基本正确，具有一定的参考意义。

六、回答下列思考题1.什么是CAE技术？答： CAE是包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真和制造的一个综合过程，关键是在三维实体建模的基础上，从产品的设计阶段开始，按实际条件进行仿真和结构分析，按性能要求进行设计和综合评价，以便从多个方案中选择最佳方案，或者直接进行设计优化。

基于ANSYS的锚杆托盘有限元分析王少坤【摘要】To upgrade the yield strength of bolts,the static finite element analysis of bolt plate based on ANSYS was made,and the ma-terial of bolt plate was selected reasonably.When the stress of bolt reaches the yield strength,bolt plate was still in elastic state;when the stress of bolt reaches the ultimate strength,the stress in the partial stress concentration region of orifice exceeds the yield strength but not to the ultimate strength.It allowed the bolt plate to have certain limited plastic deformation.The results of finite element analysis were consistent with the actual situation,which provided valuable reference and basis for the material selection and strength analysis of bolt plates.%针对锚杆屈服强度升级,采用ANSYS软件对配套的锚杆托盘进行结构静力有限元分析,合理选取锚杆托盘材料.在锚杆受力屈服时,锚杆托盘仍处在弹性状态;锚杆拉断时,锚杆托盘孔口处应力集中区内的极小范围区域,应力超过屈服强度但未达到极限强度,即允许锚杆托盘有一定的极其有限的塑性变形.有限元分析结果与现场实验验证情况相符,对锚杆托盘的材料选取、强度分析提供了有价值的参考和依据.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】5页(P195-198,204)【关键词】锚杆托盘;ANSYS;结构静力有限元分析【作者】王少坤【作者单位】平煤股份二矿,河南平顶山 467000【正文语种】中文【中图分类】TD353.60 引言锚杆托盘是锚杆的重要构件，托盘力学性能与杆体的性能相匹配，才能充分发挥锚杆的支护作用。

.ANSYS有限元案例分析报告资料word.ANSYS分析报告一、ANSYS简介:ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。

本实验我们用的是ANSYS14.0软件。

二、分析模型：y具体如下：aa= 0.2B , ，如图所示，L/B=1bB的变化对 b= (0.5-2)a，比较 b xba?最大应力的影响。

x L三、模型分析：软件ANSYS我们通过使用该问题是平板受力后的应力分析问题。

然后在平板一段施加位移约首先要建立上图所示的平面模型，求解，束，另一端施加载荷，最后求解模型，用图形显示，即可得到实验结果。

资料word.四、ANSYS求解：求解过程以b=0.5a=0.02为例：1.建立工作平面，X-Y平面内画长方形，L=1,B=0.1,a=0.02,b=0.5a=0.01;（操作流程：preprocessor →modeling→create→areas→rectangle）2.根据椭圆方程，利用描点法画椭圆曲线，为了方便的获得更多的椭圆上的点，我们利用C++程序进行编程。

程序语句如下：资料word.运行结果如下：本问题（b=0.5a=0.01）中，x在[0,0.02]上每隔0.002取一个点，y值对应于第一行结果。

由点坐标可以画出这11个点，用reflect命令关于y轴对称，然后一次光滑连接这21个点，再用直线连接两个端点，便得到封闭的半椭圆曲线。

（操作流程：create →keypoints→on active CS→依次输入椭圆上各点坐标位置→reflect→create→splines through keypoints→creat→lines→得到封闭曲线）。

计算报告概述：ANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件。

所谓工程分析软件，主要是在机械结构系统受到外力负载所出现的反应，例如应力、位移、温度等，根据该反应可知道机械结构系统受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要求。

一般机械结构系统的几何结构相当复杂，受的负载也相当多，理论分析往往无法进行。

想要解答，必须先简化结构，采用数值模拟方法分析。

由于计算机行业的发展，相应的软件也应运而生，ANSYS软件在工程上应用相当广泛，在机械、电机、土木、电子及航空等领域的使用，都能达到某种程度的可信度，颇获各界好评。

使用该软件，能够降低设计成本，缩短设计时间。

到80年代初期，国际上较大型的面向工程的有限元通用软件主要有：ANSYS, NASTRAN, ASKA, ADINA, SAP等。

以ANSYS为代表的工程数值模拟软件，是一个多用途的有限元法分析软件，它从1971年的2.0版本与今天的5.7版本已有很大的不同，起初它仅提供结构线性分析和热分析，现在可用来求结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题的解答。

它包含了前置处理、解题程序以及后置处理，将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已成为现代工程学问题必不可少的有力工具。

结构强度分析是ANSYS最早的功能部分，也是最具有特色的功能之一，所以本文采用ANSYS的结构分析部分对轴承座进行强度进行校核分析，最终计算结果表明轴承座满足强度要求。

几何建模采用ANSYS几何建模功能，参考如下所示几何尺寸进行几何建模。

图1 轴承座几何尺寸根据几何建模规则，首先建立轴承座初始模型，如图所示，首先在ANSYS 中建立轴承底座的长方体部分，同时在轴承地板上建立加强筋和轴承孔凸台。

图2 初始几何模型然后在上述模型的基础上进行孔和沉孔的建模，通过布尔运算中的Divide功能进行螺栓孔切割，和沉孔的切割，最终如下所示。

图3 添加螺栓孔和沉孔后几何模型在进行轴承座下法兰的模型建立，可以通过轴承座下底的面进行拉伸得到。

基于ANSYS Workbench的外圆磨床的有限元分析及优化郭媛美;岳崇勤;丁晓红;郭春星;陈叶林
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2010(000)001
【摘要】利用ANSYS Workbench大型有限元分析软件对外圆磨床床身进行有限元分析,并在此基础上以设计重量为目标函数,在保证机构具有足够强度和刚度的基础上,实现了磨床床身设计重量的大幅度下降,所得结论对进一步改进原有产品具有实用和指导意义.
【总页数】2页(P181-182)
【作者】郭媛美;岳崇勤;丁晓红;郭春星;陈叶林
【作者单位】上海理工大学,机械工程学院,上海,200093;上海建设路桥机械设备有限公司,上海,201404;上海理工大学,机械工程学院,上海,200093;上海理工大学,机械工程学院,上海,200093;上海理工大学,机械工程学院,上海,200093
【正文语种】中文
【中图分类】TH16;TG581.1
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