基于ANSYS的典型零件有限元分析

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在工程设计和分析领域，有限元分析是一种常用的数值模拟方法，它可以有效地预测结构在受力作用下的变形和应力分布。

而ANSYS作为目前应用最为广泛的有限元分析软件之一，具有强大的建模和仿真功能，被广泛用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。

本文将通过一个实际案例，介绍如何使用ANSYS进行有限元分析。

案例背景：某工程结构在实际使用过程中出现了裂纹现象，为了找出裂纹的成因并进行有效的修复措施，我们决定利用ANSYS进行有限元分析。

首先，我们需要建立结构的有限元模型，然后施加相应的载荷和边界条件，最终得出结构的应力分布和变形情况，从而找出裂纹的位置和原因。

建立有限元模型：首先，我们需要将结构进行几何建模，并进行网格划分，将结构划分为有限元单元。

在建立模型的过程中，需要考虑到结构的几何形状、材料属性以及实际工况下的载荷和边界条件。

在ANSYS中，可以通过几何建模模块进行结构建模，然后选择合适的单元类型和网格划分方法，对结构进行离散化处理。

施加载荷和边界条件：在建立完有限元模型之后，我们需要定义结构的加载情况，包括静载荷、动载荷、温度载荷等。

同时，还需要定义结构的边界条件，如约束条件、支撑条件等。

这些载荷和边界条件的设置需要符合实际工况，并且需要考虑到结构的非线性、材料的非均质性等因素。

进行仿真分析：一切准备就绪后，我们可以进行仿真分析，通过ANSYS求解器对结构进行有限元分析。

在仿真分析过程中，ANSYS会根据定义的载荷和边界条件，对结构进行求解，并得出结构的应力分布、位移和变形情况。

通过对仿真结果的分析，可以找出结构中的弱点和故障部位，为后续的修复工作提供参考依据。

结果分析与修复措施：最后，我们需要对仿真结果进行深入分析，找出裂纹的具体位置和成因。

根据分析结果，可以制定针对性的修复措施，如增加加强筋、更换材料、改变结构设计等。

通过对仿真结果的分析，可以有效地指导后续的结构修复工作，并提高结构的安全性和可靠性。

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。

针齿中心圆半径r p根据经验公式：式中，前面系数取则，取。

④齿宽=150mm，前面系数取0.11偏心距，短幅系数，针齿半径rp=6.97mm，取r rp=7mm因，则最小曲率半径：计算得到，则，顶切。

⑧针径系数，计算得到K针齿销跨度L=3.5b c，计算得到齿面接触强度校核最大载荷，计算得到齿面接触强度计算。

根据赫兹公式，齿面接触应力按下式计算：1）当量弹性模量E e：摆线轮的弹性模量E1和针齿的弹性模量的弹性模量，故。

2）当量曲率半径ρei，得：令，，则：，且，故：3）任意瞬间针齿与摆线轮接触点的法向压力综上可得：令，Y1随K1、K2、z c以及接触的位置θbi不同而变化，当K1、K2、z c一定时，必有某个=θk使Y1达到最大值Y1max：则：根据插值法取Y1max=1.95。

代入数图3箱体图4装配体内部结构图1行星轮图2摆线轮4齿轮副有限元分析针对风电变桨减速器结构，对代表性的齿轮副进行了有限元模型的建立和分析，其中包括一对外啮合齿轮副、摆线轮与针齿接触副。

4.1外啮合齿轮副建立外啮合齿轮副的实体模型，并导入ANSYS中，应用Swept Meshing（扫掠法）进行网格划分，网格模型共计25140个单元，29010个节点，外啮合齿轮副有限元模型如图5所示。

图5外啮合齿轮副网格图外啮合齿轮副计算模型边界条件为：主动轮z1施加扭矩载荷，径向和轴向施加零位移约束，可绕中心线转动；动轮z2的切向、径向和轴向均施加零位移约束，边界条件如图6所示。

图6外啮合齿轮副边界条件4.2摆线轮与针齿接触副将建立的实体模型导入ANSYS Workbench中，建立摆线轮与针齿接触副有限元模型，应用Hex Dominat行网格划分，共计116254个单元，455334个节点，网格模型如图7所示。

图7摆线针齿网格图摆线轮与针齿接触副有限元模型分析边界条件为：齿外圈切向、径向和轴向均施加零位移约束；分布的轴承孔面径向和轴向施加零位移约束，所示。

工程软件应用及设计实习报告实习时间：一．实习目的：1.熟悉工程软件在实际应用中具体的操作流程与方法，同时结合所学知识对理论内容进行实际性的操作.2.培养我们动手实践能力，将理论知识同实际相结合的能力，提高大家的综合能力，便于以后就业及实际应用.3.工程软件的应用是对课本所学知识的拓展与延伸，对我们专业课的学习有很大的提高，也是对我们进一步的拔高与锻炼. 二．实习内容（一）用ANSYS软件进行输气管道的有限元建模与分析计算分析模型如图1所示承受内压：1.0e8 PaR1=0.3R2=0.5管道材料参数：弹性模量E=200Gpa；泊松比v=0.26.图1受均匀内压的输气管道计算分析模型（截面图）题目解释：由于管道沿长度方向的尺寸远远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的断面效应，认为在其方向上无应变产生.然后根据结构的对称性，只要分析其中1/4即可.此外，需注意分析过程中的单位统一.操作步骤1.定义工作文件名和工作标题1.定义工作文件名.执行Utility Menu-File→Chang Jobname-3070611062，单击OK按钮.2.定义工作标题.执行Utility Menu-File→Change Tile-chentengfei3070611062，单击OK 按钮.3.更改目录.执行Utility Menu-File→change the working directory –D/chen2.定义单元类型和材料属性1.设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK2.选择单元类型.执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 8node 82 →applyAdd/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 185 →OKOptions…→select K3: Plane strain →OK→Close如图2所示，选择OK接受单元类型并关闭对话框.图23.设置材料属性.执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic，在EX框中输入2e11，在PRXY框中输入0.26，如图3所示，选择OK并关闭对话框.图33.创建几何模型1. 选择ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入四个点的坐标：input:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0,0.5),4(0,0.3) →OK2. 生成管道截面.ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Spherical →ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →In Active Coord →依次连接1,2,3,4点→OK 如图4图4Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →By Lines →依次拾取四条边→OK →ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Cartesian 如图5图53.拉伸成3维实体模型Preprocessor →Modeling→operate→areas→along normal输入2，如图6所示图64.生成有限元网格Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→V olumes Mesh→Tet→Free,.采用自由网格划分单元.执行Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh-V olume-Free，弹出一个拾取框，拾取实体，单击OK按钮.生成的网格如图7所示.图75.施加载荷并求解1.施加约束条件.执行Main Menu-Solution-Apply-Structural-Displacement-On Areas，弹出一个拾取框，拾取前平面，单击OK按钮，弹出如图8所示的对话框，选择“U Y”选项，单击OK按钮.图8同理，执行Main Menu-Solution-Apply-Structural-Displacement-On Areas，弹出一个拾取框，拾取左平面，单击OK按钮，弹出如图8所示的对话框，选择“U X”选项，单击OK按钮.2.施加载荷.执行Main Menu-Solution-Apply-Structural-Pressure-On Areas，弹出一个拾取框，拾取内表面，单击OK按钮，弹出如图10所示对话框，如图所示输入数据1e8，单击OK按钮.如图9所示.生成结构如图10图9图103.求解.执行Main Menu-Solution-Solve-Current LS，弹出一个提示框.浏览后执行file-close，单击OK按钮开始求解运算.出现一个【Solution is done】对话框是单击close按钮完成求解运算.6.显示结果1.显示变形形状.执行Main Menu-General Posproc-Plot Results-Deformed Shape，弹出如图11所示的对话框.选择“Def+underformed”单选按钮，单击OK按钮.生成结果如图12所示.图11图122.列出节点的结果.执行Main Menu-General Posproc-List Results-Nodal Solution，弹出如图13所示的对话框.设置好后点击OK按钮.生成如图14所示的结果图13图143.浏览节点上的V on Mises应力值.执行Main Menu-General Posproc-Plot Results-Contour Plot-Nodal Solu，弹出如图15所示对话框.设置好后单击OK按钮，生成结果如图16所示.图15图167.以扩展方式显示计算结果1.设置扩展模式.执行Utility Menu-Plotctrls-Style-Symmetry Expansion，弹出如图17所示对话框.选中“1/4 Dihedral Sym”单选按钮，单击OK按钮，生成结果如图18所示.图17图182.以等值线方式显示.执行Utility Menu-Plotctrls-Device Options，弹出如图19所示对话框，生成结果如图20所示.图19图20结果分析通过图18可以看出，在分析过程中的最大变形量为418E-03m，最大的应力为994E+08Pa,最小应力为257E+09Pa.应力在内表面比较大，所以在生产中应加强内表面材料的强度.。

基于ANSYS的轴的有限元分析ANSYS是一种用于工程分析的有限元分析软件，可以用来解决各种结构和物理问题。

在这篇文章中，我将介绍如何使用ANSYS进行轴的有限元分析。

在轴的有限元分析中，我们需要首先创建轴的几何模型。

通过ANSYS的建模工具，我们可以创建轴的几何形状，包括直径、长度和端部的约束条件。

接下来，我们需要定义轴的材料特性。

可以通过ANSYS的材料库选择适当的材料，并输入其弹性模量和泊松比等参数。

在进行有限元分析之前，我们需要将轴的几何模型离散化为有限元素。

可以使用ANSYS的网格划分工具，将轴划分为多个有限元。

划分的精度和密度可以根据实际需求进行调整。

在进行有限元分析之前，我们需要定义加载条件。

轴可以受到各种不同类型的载荷，如压力、拉力或扭矩。

可以使用ANSYS的加载工具，将这些载荷应用于轴的相应位置。

完成了网格划分和加载条件定义后，我们就可以进行有限元分析了。

根据所选的分析类型，可以使用ANSYS的求解器来解决轴上的力、位移和应力等问题。

ANSYS提供了不同的求解器，如静力学求解器、热力学求解器和动力学求解器等。

在有限元分析完成后，我们可以检查分析结果并进行后处理。

可以使用ANSYS的后处理工具，查看轴上的位移、应力和应变分布。

还可以绘制图表和动画，以更好地理解分析结果。

最后，我们可以通过修改材料或几何参数，重新运行有限元分析，以评估不同设计方案的性能。

ANSYS的参数化设计功能可以帮助我们自动化这个过程，快速评估多个方案。

总之，基于ANSYS的轴的有限元分析是一种强大的工程分析方法，可以帮助我们了解轴的力学特性，并进行设计优化。

通过使用ANSYS的建模、求解和后处理工具，我们可以准确地预测轴的行为，并为轴的设计提供有力支持。

目前在工程领域中常用的数值模拟方法有有限单元法、边界元法、有限差分法等,其中以有限单元法的应用和影响最广。

有限单元法是一种连续结构离散化数值计算方法,通过对连续体划分单元,用单元和节点组成有限未知量的近似离散系统去逼近无限未知量的真实连续系统[1]。

有限单元法具有适应性强、计算精度高、计算格式规范统一等诸多优点,已经广泛应用到土木工程、机械工程、航空航天、核工程、海洋工程、生物医学等诸多领域中。

早在18世纪末,欧拉就用与现代有限元相似的方法求解了轴力杆的平衡问题。

随着计算机技术的快速发展,有限元数值模拟技术日益成熟。

A N -SY S 软件是美国A N SY S 公司出品的集结构、流体、电场、磁场、声场等多领域分析于一体的大型通用有限元分析软件,能与多数计算机辅助设计软件(如Pr o/Engi neer ,C A TI A ,A ut oCA D 等)接口,实现数据的共享和交换[2]。

基于A N SY S 软件的有限元分析,将有限元分析和计算机图形学结合在一起,不仅能够为各种工程问题提供可靠的有限元分析结果,而且可以显示构件的变形图和应力云图等可视化结果,还可以观察到试验中无法观察到的发生在结构内部的一些物理现象,例如弹体在不均匀介质侵彻过程中的受力与偏转等。

1A N S Y S 软件介绍1.1发展历程20世纪60年代,SW A N SO N J 博士任职于美国西屋公司,因工作需要为某个核子反应火箭应力分析编写了STA SY S 有限元分析程序;1969年,SW A N SO N J 博士离开美国西屋公司创立了SA SI 公司,并推出了A N SY S 软件;1970年前后推出的A N SY S 软件2.0版本仅支持定格输入模式;1979年前后推出的A N SY S 软件3.0版本可以在V A X -11/780计算机上使用,由定格输入模式升级为指令模式,并可以在屏幕显示图形,有简单的前处理器PR EP7;1984年推出的A N SY S 软件4.0版本可以在个人计算机(PC )上使用,采用指令互动模式,是A N SY S 软件在PC 上运行的第一版;1993年推出的A N SY S 软件5.0版本采用M ot i f 格式的图形界面,整合了以有限单元法为基础的CFD 程序———FLO -TR A N ;1994年推出了A N SY S 软件5.1版本,FLO TR A N 已经完全整合成A N SY S 软件的一部分,同年SA SI 公司被TA A s s oci at es 并购,A N SY S 公司正式成立;1996年推出了A N SY S 软件5.3版本,开始支持LS-D Y N A ;2001年推出了A N SY S 软件6.0版本,对Spar s e 求解模块进行了升级,不仅加快了求解速度,而且减小了对内存空间的需求;基于A N SY S 软件的有限元分析朱旭,霍龙,景延会,张扬收稿日期:2018-04-30;修回日期:2018-06-01作者简介:朱旭(1995-),男,河南周口人,在读本科,主要从事数值模拟研究,E-m ai l :709759396@ 。

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。

基于ANSYS勺轴类零件有限元静力学分析马超（山东科技大学交通学院，车辆工程2011-1 ）.、八、-刖言轴向受弯扭的杆件在工程中的应用非常广泛。

齿轮减速器中的齿轮轴承受扭矩的作用，如果扭矩过大，或者轴过于细长，则有可能突然变弯，发生稳定失效。

有限元法是利用电子计算机进行数值模拟分析的方法。

ANSY软件作为一款功能强大、应用广泛的有限元分析软件，不仅具备几何建模的模块，而且也支持其他主流三维建模软件接口，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ANSY的基础上对轴的承载特性进行了分析。

摘要：介绍应用ANSY软件分析轴类零件在扭转载荷压力作用下发生形变量和应力分布的情况。

关键词：载荷；轴；ANSYS一问题分析求解下图为一轴类零件结构示意图。

该零件在两个滚动轴承处受到轴向和径向约束，左侧键槽侧面受到6000N的均布载荷，右侧键槽侧面受3000N的均布载荷。

模型材料为钢材料，弹性模量为2 1011MP a，泊松比为0.3。

作出等效应力图和变形图，并进行强度分析。

1—I-二轴有限元模型2.1建立轴零件有限元模型轴为左右对称结构。

在Siemens UGNX8.5中建立该轴三维模型，通过接口导 入 ANSY 中。

该载荷轴采用Tet 10node 187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。

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。

基于ANSYS的CK6136数控车床的有限元分析及优化设计概述数控车床是一种用来加工各种金属和非金属材料的机床。

通过对其结构进行有限元分析，并进行优化设计，可以有效提升其性能和可靠性。

本文将基于ANSYS软件对CK6136数控车床进行有限元分析及优化设计。

有限元分析有限元分析是一种数值计算方法，可以通过将结构离散为有限数量的单元，通过求解单元间的力学关系，得到整个结构的应力、应变等信息。

在对CK6136数控车床进行有限元分析时，可以按照以下步骤进行：1.建立模型：使用CAD软件建立CK6136数控车床的三维模型，并导入ANSYS中进行后续分析。

2.确定边界条件：根据实际情况，确定数控车床模型的边界条件，包括约束边界和荷载边界。

3.网格划分：将数控车床模型进行网格划分，将其离散为有限数量的单元，以便进行求解。

4.材料特性：对数控车床模型中的不同部件，设置相应的材料特性，包括弹性模量、泊松比等参数。

5.求解和分析：通过ANSYS进行求解，得到数控车床的应力、应变分布等结果，并进行分析。

优化设计在进行有限元分析的基础上，可以对CK6136数控车床进行优化设计，以提升其性能和可靠性。

优化设计的具体步骤如下：1.设计变量确定：根据数控车床的具体特点和设计要求，确定需要进行优化的设计变量，如刀架结构、主轴轴承等。

2.设计空间确定：根据设计变量的范围和约束条件，确定设计空间。

3.目标函数确定：根据优化目标，确定相应的目标函数，如最小化应力、最大化刚度等。

4.约束条件确定：根据设计要求和约束条件，确定相应的约束条件，如最大应力不超过其中一临界值等。

5.优化算法选择：选择合适的优化算法进行求解，如遗传算法、粒子群算法等。

6.优化求解：通过调整设计变量的取值，使用选定的优化算法进行求解，得到最优解。

7.结果分析：对优化结果进行分析，包括对最优解的解释和结构性能的评估。

总结本文基于ANSYS软件对CK6136数控车床进行了有限元分析及优化设计。

ANSYS有限元分析实例假设我们需要分析一个简单的悬臂梁结构，该梁由一个固定端和一个自由端组成。

其几何形状和材料属性如下：梁的长度：L = 1000mm梁的宽度：W = 20mm梁的高度：H = 10mm梁的材料：钢材材料的弹性模量：E=210GPa材料的泊松比：υ=0.3在进行有限元分析之前，我们首先需要绘制悬臂梁的几何模型，并划分网格。

对于本例，我们可以使用ANSYS软件的几何建模工具进行绘制和网格划分。

然后，我们需要定义材料属性和加载条件。

在ANSYS中，可以通过分析系统中的属性表来定义材料属性。

在本例中，我们将定义钢材的弹性模量和泊松比。

接下来，我们将定义结构的约束和加载条件。

悬臂梁的固定端不允许位移，因此我们需要将其固定。

我们还需要定义在自由端施加的外部力或力矩。

在建立有限元模型之后，我们需要进行模型网格划分并设置网格精度。

在ANSYS中，可以选择适当的网格划分工具，例如自适应网格划分或手动划分。

完成网格划分后，我们可以应用适当的材料属性和加载条件。

在ANSYS中，可以使用强度分析工具来定义材料属性，并使用负载工具来定义加载条件。

我们可以在加载条件中指定施加在自由端的外部力或力矩。

然后，我们需要选择适当的求解器类型和求解方法。

在ANSYS中，可以选择静态结构分析求解器，并选择适当的求解器设置。

在求解器设置完成后，我们可以运行有限元分析，并获得结构的响应和性能结果。

在ANSYS中，可以查看和分析各个节点和单元的应力、应变、位移等结果。

最后，我们可以通过对结果进行后处理和分析，得出结构的安全性和性能评估。

在ANSYS中，可以使用后处理工具查看节点和单元的应力云图、变形云图、反应力云图等。

综上所述，这是一个使用ANSYS有限元分析进行静态结构分析的简单实例。

通过应用ANSYS软件的建模、网格划分、材料属性定义、加载条件定义、求解器设置、求解分析等步骤，我们可以获得悬臂梁结构在不同加载条件下的响应和性能结果。