中南林业科技大学机械零件有限元分析
实验报告
专业：机械设计制造及其自动化
年级： 2013级
班级：机械一班
姓名：杨政
学号：20131461
I
一、实验目的
通过实验了解和掌握机械零件有限元分析的基本步骤；掌握在ANSYS 系统环境下，有限元模型的几何建模、单元属性的设置、有限元网格的划分、约束与载荷的施加、问题的求解、后处理及各种察看分析结果的方法。体会有限元分析方法的强大功能及其在机械设计领域中的作用。
二、实验内容
实验内容分为两个部分：一个是受内压作用的球体的有限元建模与分析，可从中学习如何处理轴对称问题的有限元求解；第二个是轴承座的实体建模、网格划分、加载、求解及后处理的综合练习，可以较全面地锻炼利用有限元分析软件对机械零件进行分析的能力。
实验一、受内压作用的球体的有限元建模与分析
对一承受均匀内压的空心球体进行线性静力学分析，球体承受的内压为 1.0×108Pa ，空 心球体的内径为 0.3m ，外径为 0.5m ，空心球体材料的属性：弹性模量 2.1×1011，泊松比 0.3。
承受内压：1.0×108 Pa
受均匀内压的球体计算分析模型（截面图）
1、进入 ANSYS
→change the working directory into yours →input jobname: Sphere 2、选择单元类型
ANSYS Main Menu : Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK (back to Element Types window)→ Options… →select K3: Axisymmetric →OK →Close (the Element Type window) 3、定义材料参数
ANSYS Main Menu : Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.1e11, PRXY:0.3→ OK 4、生成几何模型生成特征点
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)→OK 生成球体截面
ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Spherical
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →In ActiveCoord → 依次连接 1,2,3,4 点生成 4 条线→OK
Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →By Lines →依次拾取四条线→OK
ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Cartesian 5、网格划分
ANSYS Main Menu : Preprocessor →Meshing →Mesh Tool →(Size Controls) lines: Set
→拾取两条直边:OK→input NDIV: 10 →Apply→拾取两条曲边:OK →input NDIV: 20 → OK →(back to the mesh tool window) Mesh: Areas，Shape: Quad，Mapped →Mesh →Pick All
(in Picking Menu) → Close( the Mesh Tool window)
6、模型施加约束给水平直边施加约束
ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Displacement
→On Lines →拾取水平边：Lab2: UY → OK
给竖直边施加约束
ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Displacement Symmetry B.C.→On Lines→拾取竖直边→OK 给内弧施加径向的分布载荷
ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Pressure →
On Lines →拾取小圆弧；OK →input V ALUE:1e8→OK
7、分析计算
ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS→OK(to close the solve Current Load Step window) →close
8、结果显示
ANSYS Main Menu: General Postproc →Plot Results→Deformed Shape…→select Def + Undeformed→OK (back to Plot Results window)
Contour Plot→Nodal Solu…→select: DOF solution, 分别选
X-Component of displacement + Deformed Shape with undeformed model;Y-Component of displacement + Deformed Shape with undeformed model;Displacement vector sum + Deformed Shape with undeformed model.
Contour Plot→Nodal Solu…Stress 下分别选
X-Component of stress + Deformed Shape with undeformed model;
Y-Component of stress + Deformed Shape with undeformed model;Z-
Component of stress + Deformed Shape with undeformed model;Von
mises stress + Deformed Shape with undeformed model.
查看各后处理结果的数据并回答最后面的问答题。
