轮子的受力分析过程课件
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简介滑轮的受力分析是工程中的一个重要概念,因为它有助于了解使用滑轮时的受力情况。
滑轮是一种简单的机器,由一个沿圆周有沟槽的轮子组成,可用于提升或移动重物。
通过了解滑轮系统中的作用力,工程师可以设计出更高效和有效的机器。
本文将讨论滑轮的受力分析原理,以及如何将其应用于实际工程问题。
受力分析的定义受力分析是确定作用于物体或系统的力的过程。
就滑轮而言,它涉及分析作用在系统中每个部件上的力,如绳索、轮子和框架。
通过了解这些力,工程师可以确定移动一个物体需要多大的力,或者每个部件上施加了多少力。
然后,这些知识可以用来设计更高效和有效的机器。
力的类型作用于滑轮系统的力有两种类型:静态和动态。
静态力是那些无论运动与否都保持不变的力,如重力或部件之间的摩擦。
动态力是那些随着运动而变化的力,如绳子的张力或旋转产生的离心力。
在对滑轮系统进行受力分析时,必须考虑到这两种类型的力。
静态力分析静态力分析包括确定作用在滑轮系统每个部件上的静态力。
这包括重力、部件之间的摩擦(如轮子和框架之间),以及任何其他外部负载(如砝码)。
通过了解这些静力,工程师可以确定每个部件需要举起多少重量才能移动物体,或者需要从外部施加多少力才能发生移动。
动态力分析动态力分析包括确定作用于滑轮系统每个部件的动态力。
这包括由于运动引起的绳索张力(如提升物体时),旋转产生的离心力(如转动车轮时),以及任何其他动态负载(如风阻)。
通过了解这些动态力,工程师可以确定需要消耗多少能量才能发生运动,以及有多少能量由于部件之间的摩擦或其他来源而被耗散。
力分析的应用力分析在工程上有许多应用,特别是在设计使用滑轮提升或移动物体的机器时。
例如,通过了解作用在起重机系统(通常使用多个滑轮)每个部件上的静态和动态力,工程师可以设计出更有效的系统,与没有这种知识的情况相比,能量消耗更少,承载能力更大。
同样,通过了解作用在电梯系统(通常也使用多个滑轮)每个部件上的静态和动态力,工程师可以设计出更有效的系统,比没有这些知识的情况下减少能源消耗。
教程9:轮子的受力分析问题阐述下面所示为轮子的2D平面图,其中列出了该轮的基本尺寸(单位为毫米)。
现要分析该轮仅承受绕Y轴旋转角速度的作用下,轮的受力及变形情况。
所给条件已知角速度为525rad/s,材料的弹性模量为200GPa,泊松比为0.3,密度为7.5g/mm3。
根据该轮的对称性,在分析时只要分析其中的一部分即可,即取模型的十六分之一。
交互式的求解过程1.定义单元类型和材料特性1.1 定义单元类型1.Main Menu:Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete2.按下Element Type窗口内的Add按钮。
3.在单元类型库中,选择左侧列表中的SOLID单元家族,及右侧列表中Brick 8node 45类型。
4.按下Apply按钮完成选择。
5.在单元类型库中,选择左侧列表中的SOLID单元家族,及右侧列表中Brick 20node 95类型。
6.按下OK按钮完成选择。
7.按下Close按钮关闭Element Type窗口。
1.2 定义材料特性1.Main Menu:Preprocessor→Material Props→Material Models。
2.在材料定义窗口内选择:Structural→Linear→Elastic→Isotropic。
3.在EX后的文本框内输入数值2e5作为弹性模量。
在PRXY 后的文本框内输入数值0.3作为泊松比。
4.按下OK按钮完成定义。
5.在材料定义窗口内选择:Structural→Density,在出现的对话框中输入DENS=7.5e-9作为密度。
6.按下OK按钮完成定义。
2. 建立2D模型2.1 生成矩形面1.Main Menu:Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Rectangle→By Dimension。
2.在出现的对话框中分别输入:X1=25.4,X2=38.1,Y1=0,Y2=127。
轮子受力分析1、问题描述如图4-92所示为轮子的2D平面图,该轮基本尺寸均为英寸,中间筋板上的孔有8个,圆周分布。
现要分析该轮仅承受Y轴旋转角速度的作用下,轮的受力及变形情况。
已知角速度为w=525rad/s,材料属性为弹性模量E=30×106psi,泊松比为0.3,密度为0.00073 lb/in3。
2、建模思路由于轮子的对称性,只要分析其中的1/8即可。
这是一个3D问题,由于其复杂性,有必要采用自由网格划分和映射网格划分相结合,不能采用2D网格拖动生成3D网格。
首先要建立3D模型,然后进行分割,使其中的一部分模型能够采用映射网格方式划分,其余部分可以自由网格方式划分。
对划分网格部分的连接处进行网格转换,并施加对称约束和角速度。
对其求解分析,输出结果。
3、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 > Change Jobname命令在对话框中输入“Wheel Anal”并选择【New log and error files】复选框,单击OK按钮。
②定义工作标题:Utility Menu > File > Change Title,在对话框中输入“The Stress calculating of Wheel by angular velocity”,单击OK按钮。
③重新显示::Utility Menu > Plot > Replot。
④关闭三角坐标符号:Utility Menu > PlotCtrls > Windows Controls > Windows Options,在对话框中的“Location of triad”下拉列表框中选择“Not Shown”,单击OK按钮。
(2)定义单元类型及材料属性①选择单元类型:Main Menu > Preprocessor > Element Type >Add/Edit/Delete,在【Element Type】对话框中单击Add...按钮,在之后的【Labrary of Element Type】对话框中选择“Sbuctural Solid”和“Brick 8node45”选项,单击Apply按钮,选择“Brick 20node95”,单击Ok按钮,然后单击Close按钮。
轮子的受力分析第一篇:轮子的受力分析ANSYS 使用手册教程9 轮子的静力学分析教程9:轮子的受力分析问题阐述下面所示为轮子的2D平面图,其中列出了该轮的基本尺寸(单位为毫米)。
现要分析该轮仅承受绕Y轴旋转角速度的作用下,轮的受力及变形情况。
所给条件已知角速度为525rad/s,材料的弹性模量为200GPa,泊松比为0.3,密度为7.5g/mm3。
根据该轮的对称性,在分析时只要分析其中的一部分即可,即取模型的十六分之一。
091.2 ANSYS 使用手册教程9 轮子的静力学分析7.按下OK按钮。
2.2面叠分操作1.Main Menu:Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans-Overlap→Area。
2.在出现的拾取框中,单击Pick All。
2.3显示线1.Utility Menu:PlotCtrls→Numbering。
2.在出现的对话框中,设置Line Number为On。
3.按下OK按钮。
4.Utility Menu:Plot→Line。
2.4倒角1.Main Menu:Preprocessor→Modeling-Create→Line-Line Fillet2.3.5.6.7.在出现拾取框后,拾取线号“L16,L28”。
按下Apply按钮。
在出现的对话框中,输入RAD=6.35。
按下Apply按钮。
又分别拾取线号“L14,L27”、“L28,L23”和“L27,L19”,重复上述操作,最后按下OK按钮。
8.Utility Menu:Plot→Line。
2.5生成一个由倒角线围成的面1.Main Menu:Preprocessor→Modeling-Create→Areas-ArbitraryANSYS 使用手册教程9 轮子的静力学分析10.最后按下OK按钮。
2.8生成由圆弧线围成的面1.Main Menu:Preprocessor→Modeling-Create→Areas-Arbitray→By Line。