有限元分析报告

基于ANSYS软件的齿轮疲劳有限元分析报告

一、概述

本次大作业主要利用ANSYS软件对齿轮的疲劳进行分析,计算出齿轮的最大寿命。然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为齿轮的优化分析提供了充分的理论依据，并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想，对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。

二、问题分析

如下图所示为某齿轮三维模型，参考图示形状，自定义尺寸，并建立一对啮合齿，施加50N*M扭矩进行齿轮接触分析，随后进行疲劳分析，分析齿轮寿命，材料为40Cr。

图1 齿轮

三、有限元建模

寿命分析之前需要进行强度分析，在Windows“开始”菜单中执行ANSYS—Workbench命令。创建项目A，进行静力学分析，双击左侧的static structure即可

图 2 强度分析项目

如图 3所示，40Cr材料的杨氏模量为2.1e11Pa，泊松比为0.3，密度7800kg/m3，两对齿轮的材料一致。

图 3 材料定义

双击Geometry进入几何模型建立模块，进行几何建模。只需要建立齿轮的端面然后拉伸即可，另一对齿轮采用该齿轮进行对称偏移获取，首先建立齿轮端面草绘，为保证结构对称，只建立一半截面，如下图所示：

拉伸截面，并对称建立整个单齿，如下所示：

同理建立另一齿轮，最终模型如下所示

进入Workbench进行材料设置，其中齿轮分别设置材料为结构钢。进行网格划分，设置网格尺寸为2mm，最终有限元网格模型如下图所示：

图7 网格设置

图8 网格模型

模拟实际情况，从动齿内圈固定，主动齿施加扭矩，如下图所示

图9 载荷约束

四、有限元计算结果 （1）位移变化，如图 12所示，结果最大变形为0.2mm，

图 12 位移云图

（2）等效应力计算结果，如图 3所示，最大等效应力为467.4MPa

图 13 等效应力云图

添加Fatigue tool进行疲劳分析，Fatigue设置如下

有限元分析报告

有限元分析是一种工程结构分析的方法，它可以通过数学模型和计算机仿真来研究结构在受力情况下的应力、应变、位移等物理特性。本报告将对某桥梁结构进行有限元分析，并对分析结果进行详细的阐述和讨论。

首先，我们对桥梁结构进行了几何建模，包括梁柱节点的建立以及材料属性的定义。在建模过程中，我们考虑了桥梁结构的实际工程情况，包括材料的弹性模量、泊松比、密度等参数的输入。通过有限元软件对桥梁结构进行离散化处理，最终得到了数学模型。

接着，我们对桥梁结构施加了实际工况下的荷载，包括静载、动载等。通过有限元分析软件的计算，我们得到了桥梁结构在受力情况下的应力、应变分布，以及节点位移等重要参数。通过对这些参数的分析，我们可以评估桥梁结构在实际工程情况下的安全性和稳定性。

在分析结果中，我们发现桥梁结构的主要受力部位集中在梁柱节点处，这些地方的应力、应变值较大。同时，桥梁结构在受力情况下产生了较大的位移，需要进一步考虑结构的刚度和稳定性。基于这些分析结果，我们提出了一些改进和加固的建议，以提高桥梁结构的安全性和可靠性。

综合分析来看，有限元分析是一种非常有效的工程结构分析方法，它可以帮助工程师们更加深入地了解结构在受力情况下的物理特性，为工程设计和施工提供重要的参考依据。通过本次桥梁结构的有限元分析，我们不仅可以评估结构的安全性，还可以为结构的改进和优化提供重要的参考意见。

总之，有限元分析报告的编制不仅需要对结构进行准确的建模和分析，还需要对分析结果进行科学的解读和合理的讨论。只有这样，我们才能为工程结构的设计和施工提供更加可靠的技术支持。

船海1004 黄山

U201012278

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有限元分析大作业报告

试题1：

一、 问题描述及数学建模

图示无限长刚性地基上的三角形大坝，受齐顶的水压力作用，试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析，并对以下几种计算方案进行比较：

（1）分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算；

（2）分别采用不同数量的三节点常应变单元计算；

（3）当选常应变三角单元时，分别采用不同划分方案计算。

该问题属于平面应变问题，大坝所受的载荷为面载荷，分布情况及方向如图所示。

二、 采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算

1、 有限元建模

（1）设置计算类型：两者因几何条件和载荷条件均满足平面应变问题，故均取Preferences为Structural

（2）选择单元类型：三节点常应变单元选择的类型是Solid Quad 4 node182；六节点三角形单元选择的类型是Solid Quad 8 node183。因研究的问题为平面应变问题，故对Element behavior（K3）设置为plane strain。

（3）定义材料参数：弹性模量E=2.1e11，泊松比σ=0.3

（4）建几何模型：生成特征点；生成坝体截面

（5）网格化分：划分网格时，拾取lineAB和lineBC，设定input NDIV 为15；拾取lineAC，设定input NDIV 为20，选择网格划分方式为Tri+Mapped，最后得到600个单元。

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CATIA有限元分析报告计算实例完整版

CATIA有限元分析是一种重要的工程分析方法，主要用于预测结构或零部件在特定载荷下的应力、应变和变形情况，从而指导设计改进和优化。有限元分析通常需要进行大量的计算和数据处理，因此需要专业软件和工程知识来完成。下面将介绍CATIA有限元分析报告的计算实例，以帮助理解其应用方法和结果展示。

1.问题描述

假设我们需要对一个简单的梁进行有限元分析，以评估其在受到特定载荷时的应力情况。该梁的尺寸为1000mm*100mm*10mm，材料为钢，载荷为1000N。我们希望得到在梁上各个位置的应力分布情况，并据此判断结构是否安全。

2.模型建立

首先在CATIA中建立梁的三维模型，包括尺寸、材料属性等信息。然后选择适当的有限元分析模块，如ABAQUS或ANSYS，并将模型导入到该软件中进行网格划分和边界条件设置。

3.网格划分

在有限元分析中，需要将结构划分为多个小单元（单元网格），以便进行数值计算。通过划分网格可以更准确地模拟结构的行为，并得到更可靠的结果。在CATIA中，可以通过设置单元种类、密度和边界条件等参数来进行网格划分。

4.载荷和约束设置 在有限元分析中，需要定义结构的载荷（如力、压力等）和约束条件（如固定支撑、弹簧支撑等）。在这个例子中，我们需要将1000N的载荷作用在梁的一个端点上，并在另一端点设置固定支撑。

5.求解和结果分析

将载荷和约束条件设置完毕后，可以开始进行有限元分析求解。软件将根据模型的几何形状、材料性质和加载情况，计算出结构在各个节点处的应力、应变等数据。最后，可以根据计算结果生成报告，并进行结果分析和结构安全评估。

6.结果展示

有限元分析报告通常包括结构的应力云图、变形云图、最大应力值等信息。通过这些图表可以直观地了解结构在不同载荷下的响应情况，从而做出合理的结构设计和改进决策。在这个例子中，我们可以展示梁上各个位置的应力分布情况，并与钢材的屈服极限进行比较，以评估结构的安全性。