基于ANSYS的传动轴受力分析

基于ANSYS有限元的复合材料传动轴失效分析基于ANSYS有限元的复合材料传动轴失效分析1. 引言复合材料在传动轴应用中越来越广泛，其具有较高的强度和刚度，以及较低的密度和惯性矩。

然而，由于其复杂的结构和复杂的加载条件，传动轴在运行过程中可能会发生失效。

因此，基于有限元分析的复合材料传动轴失效分析显得尤为重要。

2. 传动轴结构和材料传动轴主要有轴状结构，通常由多个复合材料组件组成，如纤维增强聚合物复合材料（FRP）和碳纤维增强复合材料（CFRP）。

这些材料的组合可以提供较高的轴向和环向强度，从而提供更好的传递力矩和转速。

3. 复合材料传动轴的失效模式复合材料传动轴的失效模式包括弯曲破坏、蠕变破坏、疲劳破坏和环剪切破坏等。

这些失效模式通常是由不同的应力和应变引起的，并在不同的加载条件下发生。

4. 有限元模型的建立基于ANSYS有限元软件，可以建立复合材料传动轴的三维有限元模型。

模型的几何形状和材料属性可以根据实际情况进行设定。

5. 材料参数的输入复合材料的性能参数需要根据实际测试数据进行输入。

这些参数包括纤维体积分数、纤维方向的弹性模量和剪切模量，基体材料的弹性模量和剪切模量等。

这些参数的准确性对于分析结果的准确性至关重要。

6. 边界条件和加载条件的设定在进行有限元分析之前，需要确定边界条件和加载条件。

边界条件通常包括固定支撑和固定约束等，以保证模型的稳定性。

加载条件通常包括径向和环向的力矩和转速等。

7. 模型分析和结果评价通过对复合材料传动轴模型进行有限元分析，可以得到应力和应变的分布图，以及轴的变形情况。

利用这些结果可以评估轴的失效模式和强度。

8. 参数敏感性分析和优化设计在分析过程中，可以对模型的几何形状和材料参数进行敏感性分析。

通过调整这些参数，可以优化设计，提高传动轴的性能和可靠性。

9. 模型验证和实验验证为了验证有限元模型的准确性，可以进行实验验证。

将有限元分析结果与实验结果进行对比和验证，以确定模型的准确性和可靠性。

基于ANSYS和ADAMS的传动系统动力学分析介绍了ADAMS柔性化理论，运用有限元软件ANSYS生成MNF中性文件，建立柔性体。

在ADAMS软件中进行传动系统的刚-柔混合建模，分别添加齿轮副和接触力对传动系统角速度和角加速度进行分析对比，使仿真结果更加贴近实际。

标签：ANSYS；ADAMS；柔性化；仿真近年来，随着大型机械和汽车的发展，对于齿轮和传动系统的研究越来越多。

例如龚淼等人对航空发动机叶片的修复机床进行了动态建模和仿真，以提高机床传动动态稳定性；张会杰等人研究了有负载变化时的机床传动系统特性；黄露郎等人用拉格朗日法建立丝杠传动系统的动态模型，对系统振动进行了数值求解；袁文武等人研究了基于UG和ADAMS的齿轮啮合动力学仿真。

但是，以往研究均是将传动系统构件作为刚性体考虑，刚性体构件在力的作用下不会产生变形，在研究齿轮传动方面，将齿轮及轴完全作为刚性体来研究，不能完全达到精度要求，需要把模型的部分构件处理成柔性体，建立刚-柔混合模型。

1 ANSYS柔性化柔性体是相对于刚体的概念，它强调了构件的可变形性。

ADAMS中将刚形体处理为柔性体有两种方法，一是利用ADAMS自身，建立离散柔性连接件；二是利用有限元软件建立柔性体。

ADAMS中柔性体是包含有构件模态信息的中性文件，构件的模态是构件自身的一个物理属性，构件被制造出来后，它的模态就已经确定，模态频率就是共振频率。

实际上模态反应了有限元模型中各节点位移的比例关系。

把几何模型离散成为有限元模型，有限元模型各节点都有各自的自由度，这样所有节点各自自由度的集和就构成了整个有限元模型的自由度。

在ADAMS中使用的模态中性文件必须借助于其他有限元软件。

在启动ANSYS后，我们导入传动轴模型，单元类型我们选择三维八节点单元SOLID45，材料为steel，其弹性模量为E=202GPa，泊松比μ=0.3，密度DENS=7800kg/m3；在划分网格时，设置网格尺寸为0.01，划分六面体单元，划分完成后共13440个单元，14839个节点；在两圆面上设置刚性面，选取圆心位置节点为连接点；最后在Solution中选择Export to ADAMS，生成所需的MNF文件。

基于ANSYS的传动轴受力分析引言：传动轴是一种将动力传输到机器的旋转轴。

在实际应用中，传动轴常常承受着很大的受力。

为了确保传动轴在运行过程中的可靠性和安全性，需要对传动轴的受力进行分析和优化。

本文将基于ANSYS软件对传动轴的受力进行分析。

一、建立传动轴的有限元模型在ANSYS中，首先需要建立传动轴的有限元模型。

有限元法是一种数值计算方法，通过将实际结构离散化为有限个单元，来近似模拟连续介质的力学行为。

建立传动轴的有限元模型有助于我们分析和优化传动轴的受力。

二、给定边界条件和加载条件在进行有限元分析前，需要给定传动轴的边界条件和加载条件。

边界条件是指模型的固定部分或约束，加载条件是指施加在传动轴上的力或力矩。

在传动轴的受力分析中，常见的加载条件有转矩加载和弯曲加载。

三、进行材料属性的定义在进行有限元分析前，需要对传动轴的材料属性进行定义。

材料属性包括弹性模量、泊松比和密度等。

这些属性可以通过实验获取，也可以通过材料手册查询获得。

四、进行有限元分析在以上准备工作完成后，可以开始进行有限元分析。

有限元分析通过对传动轴模型进行网格划分，求解传动轴在加载条件下的应力和变形情况。

在ANSYS中，可以选择合适的求解算法和网格划分方式。

通过有限元分析结果，可以直观地了解传动轴承受力的情况。

五、对结果进行评估和优化有限元分析得到的结果可以用于评估传动轴的受力情况。

通过对应力分布和变形情况的分析，可以判断传动轴是否满足强度和刚度要求。

如果不满足要求，可以进行优化设计。

例如，可以调整材料的种类和尺寸，或者增加支撑结构以提高传动轴的强度和刚度。

六、验证和验证最后，需要对有限元分析的结果进行验证和验证。

验证是指将模型的计算结果与理论计算或实验数据进行对比，验证模型的准确性和可靠性。

验证可以通过比较有限元分析结果和理论分析结果来实现。

验证是指通过改变模型的一些参数或加载条件，来验证分析结果的可重复性和一致性。

结论：本文基于ANSYS软件对传动轴的受力进行了分析。

摘要ANSYS 有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。

因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。

传动轴是最常件的零件，该零件结构较为简单，操作方便，加工精度高，价格低廉，因此得到了广泛的使用。

目前很多传动轴都做了适当的改进，使其适用性得到了更大的提高。

.本设计是基于ANSYS 软件来汽车传动轴行分析。

与传统的计算相比，借助于计算机有限元分析方法能更加快捷和精确的得到结果。

设置正确的模型、划分合适的网格，并合理设置求解过程，能够准确的获得分析模型各个部位的应力、变形等结果。

对零件的设计和优化有很大的参考作用。

正是因为上述优点，我在本设计中运用UG 来建立三维模型。

再将此模型导入ANSYS 软件来对其进行分析。

关键词：传动轴，三维建模，ANSYS，动静态分析A b st r ac tANSYS (f i n i t e e l e m e n t) package i s a m u l t i-p ur po s e f i n i t e e l e m e n t method for computer des i gn program that can be used to s o l ve the structure, fluid, e l ec tr i c i ty,e l ec tr o m ag n et i cf i e l ds and co lli s i on problems. So it can be applied to the followingi ndus tr i es: aerospace, au tom o t i v e,bi o m ed i ca l,b r i dge s,c on s tr uc t i on,e l ec tr o ni cs,h ea vy machinery, mi cro-el e ct r o m echa ni ca l systems, sports equipment and so on.Tr an s mi ss i on s h a f t i s the most common a r egu l a r part, the part structure i s s i m p l e, convenient o pera t i on, high pr ec i s i on, low pr i c es, it has been w i d e l y used. At pr ese n t, many have made the appro pr i at e Tr an s mi ss i on s h a f t i mpr o v e m e n t s,it has been gr ea t l y enhanced app li c a bi li ty.The des i gn i s based on ANSYS s o f t ware to Tr an s m i ss i on s ha f t by the line of s p i nd l e. Compared with the tr adi t i on a l c a l cu l at i on,computer-based f i n i t e e l e m e n t an a l y s i s method can be f a s t er and more accurate r es u l t s.Set the correct m o de l,dividing the right grid, and set a reasonable s o l ut i on process, an a ly t i ca l m o de l can ac curat e l y access t h e various parts of the stress and de f o r m at i on r es u l t s. On the part of the des i gn a ndop t i mi za t i on has great r ef ere n c e.It i s because of these advantages, the use of this des i gn in my UG to crea t et h r ee-di m e ns i on a l model Tr a ns m i ss i on s h a f t. Then this model was i n tr o duce d by t h e ANSYS s o f t wa r e to i t s line of a n a ly s i s.Key Words: Tr an smiss i on s h af t，t h r ee-d i me n si on al mo d e li ng，ANSYS，d y n am i c and s t a t i c a n al y s i s目录摘要.............................................................................................................................. - 1 -Abs tr ac t ............................................................................................................................. -2 -目录.............................................................................................................................. - 2 -第1 章绪论..................................................................................................................... - 4 -1.1 选题的目的和意义............................................................................................. - 4 -- 2 -1.2 选题的研究现状及发展趋势.............................................................................. - 4 -1.3 传动轴知识........................................................................................................ - 5 -1.4 传动轴的结构特点............................................................................................. - 5 -1.5 传动轴重要部件................................................................................................. - 6 -1.6 传动轴常用类型................................................................................................ - 7 -第2 章本课题任务和研究方法...................................................................................... - 8 -2.1 课题任务............................................................................................................ - 8 -2.2 分析方法............................................................................................................. - 8 -3.3 本课题的研究方法............................................................................................. - 9 -3.4 有限元方法介绍................................................................................................ - 9 -3.4.1 概述.................................................................................................................. - 9 -3.4.2 基本思想......................................................................................................... - 9 -3.4.3 特点................................................................................................................ -10 -3.5 ANSYS 软件简介............................................................................................. -11 -第4 章确定汽车传动轴研究对象和UG 建模............................................................. -12 -4.1 确定汽车传动轴研究对象概述........................................................................ -12 -4.2 汽车传动轴（变速箱第二轴）的3D 建模设计............................................. -14 -4.2.1 进入UG 的操作界面............................................................................ -14 -第5 章汽车传动轴的有限元分析................................................................................ -21 -5.1 有限元分析的基本步骤............................................................................ -21 -5.2 有限元分析过程与步骤........................................................................... -22 -5.2.1 转换模型格式........................................................................................ -22 -第六章总结和传动轴的优化设计分析........................................................................ -41 -结论................................................................................................................................ -41 -参考文献........................................................................................................................ -42 -致谢.............................................................................................................................. -43 -第1 章绪论1.1 选题的目的和意义随着计算机技术的日益普及和FEA 技术的蓬勃发展，人们已经广泛采用计算机有限元仿真分析来作为传动轴强度校核的方法。

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。

碳纤维复合材料由于较高的比强度和比模量以及较小的密度，在航空航天领域已经得到了广泛应用，可以利用碳纤维复合材料这种可变的性能参数来满足不同的使用性能要求。

传动轴是复合材料的一个重要应用方面，目前在航天飞机、高性能汽车以及特殊用途的机械中得到了广泛应用。

复合材料的抗拉和抗压性能较好，而复合材料结构设计标准的不足或日常维护不当常常成为制约复合材料有效应用的重要因素。

因此，对复合材料结构进行有限元数值并基于此的失效分析研究具有较大的工程应用价值。

基于复合材料基础应用理论，该文针对某小型飞机碳纤维复合材料传动轴的几何尺寸及受力特性，通过合理简化结构模型、运用刚体约束技术和适当施加边界条件及载荷，通过A NSYS软件对该复合材料传动轴进行直接建模并分析了该传动轴在设定扭矩下的特性，获得该复合材料传动轴的位移、应力云图，并对该传动轴的应力失效和应变失效进行分析。

1 复合材料传动轴有限元模型的建立该型飞机复合材料传动轴结构，是由玻璃纤维或环氧树脂基体制成的碳布组成的。

环氧树脂基体可以保护纤维，并转移分布在纤维上的载荷。

每层材料都由不同的正交各向异性材料构成，并且其主方向也各不相同。

对于叠层复合材料，纤维的方向即决定了层的主方向。

对于该传动轴结构来说，共由10个铺层组成，从第一层到第十层的铺角分别为-45°、45°、-45°、45°、-45°、45°、-45°、45°、-45°、45°。

该轴所受扭矩为2 000 N ·m，其材料常数如表1所述。

①基金项目：SR 20飞机复合材料结构修理的工程分析及验证方法研究(项目编号：J2015-54)。

作者简介：王凯（1984—），男，汉，河南荥阳人,硕士研究生，现任中国民航飞行学院洛阳分院工程师，从事航空器工程技 术管理工作。

叶年江（1972—），男，汉，河南南召人,本科,现任中国民航飞行学院洛阳分院机务部副主任、工程师，从事航空维 修管理工作。

基于ANSYS workbench的汽车传动轴有限元分析和优化设计使用ANSYS Workbench进行汽车传动轴的有限元分析和优化设计是一种常见的方法。

以下是基于ANSYS Workbench的汽车传动轴有限元分析和优化设计的一般步骤：1.创建几何模型：使用CAD软件创建传动轴的几何模型，并将其导入到ANSYS Workbench中。

确保几何模型准确、完整，并符合设计要求。

2.网格划分：对传动轴几何模型进行网格划分，将其划分为离散的单元。

选择合适的网格划分方法和单元类型，以确保模型的准确性和计算效率。

3.材料属性定义：定义传动轴所使用的材料的力学性质，如弹性模量、泊松比、密度等。

确保选择适当的材料模型，以准确模拟材料的行为。

4.载荷和约束定义：定义施加在传动轴上的载荷，如扭矩、轴向力等。

同时，定义约束条件，如固定轴承端点、自由转动等。

5.设置分析类型和求解器：根据实际情况选择适当的分析类型，如静态、动态、模态等。

配置求解器设置，选择合适的求解器类型和参数。

6.进行有限元分析：运行有限元分析，计算传动轴的应力、变形和振动等。

根据分析结果，评估传动轴的性能和强度。

7.优化设计：根据有限元分析的结果，对传动轴的结构进行优化设计。

通过调整传动轴的几何形状、材料或其他参数，以提高其性能。

8.重新进行有限元分析：对优化后的设计进行再次有限元分析，以验证优化结果。

如果需要，可以多次进行重复优化和分析的步骤。

9.结果评估和优化验证：评估优化结果的有效性，并验证传动轴在实际工况下的性能。

根据需求进行修正和改进。

请注意，基于ANSYS Workbench的有限元分析和优化设计需要一定的专业知识和技能。