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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。
锚栓群受拉计算方法分析摘要：由于群锚效应的存在，群锚受拉承载力低于单根锚栓承载力之和，其影响因素主要有埋置深度、锚栓边距、间距等。
以粘结型锚栓为研究对象，进行了10d和15d两种埋深下的群锚受拉试验，二者的破坏形态均表现为钢材破坏，埋深15d时承载力更高，基材混凝土表面的破坏程度更小，锚固性能较好。
关键词：群锚效应；后锚固；间距；边距；埋深前言近几年来随着我国经济的飞速发展，钢－混凝土后锚固连接以建造便捷、受力良好、节省空间等优点得到越来越广泛的应用，在工业与民用建筑、道路交通、桥梁隧道、海洋水工、市政通信等各类基础设施建设中，大到国家和人民生命财产安全的设施就位、结构施工、建筑物加固改造，小到管线架设、洁具安装都会遇到新增钢构件与原混凝土构件安全有效连接的问题。
烟草行业的大型库房，也碰到到比较多的类似问题。
国内该领域现有的研究多限于单根锚栓的拉拔，而实际应用中一般采用多个锚栓进行锚固连接，因此设计中需考虑群锚受力问题，国外研究结果表明，群锚受拉承载力通常低于单根锚栓承载力之和，并将这种现象称为群锚效应，为更好的了解群锚受力性能，确保连接安全，对群锚的受拉设计方法进行以下分析。
1.影响因素分析影响群锚受拉承载力的因素有许多，如基材混凝土强度、基材配筋情况、基材开裂情况、锚栓埋置深度、锚栓边距与间距、施工质量以及外部环境因素等[1-3]，国外学者认为可从以下几方面考虑群锚效应的影响：(1) 埋置深度。
从作用机理上分析，外荷载是通过化学胶体的粘结作用由锚栓传递到周围混凝土中去，埋深较浅时可能出现两种不利情况：1）参与受力的混凝土体积不足，在锚栓达到设计强度前发生锚栓周围混凝土锥体破坏，属于脆性破坏，设计中应予以避免；2）粘结应力沿锚栓长度上分布不均匀，导致锚栓在较小的荷载下就发生屈服。
当埋深达到足够深度，粘结应力沿长度趋于均衡，基材混凝土受力范围亦可满足承载力要求，此时可充分发挥材料强度，锚固承载力也随之提高[4]。
基于ANSYS的轧辊有限元分析徐雁波;李威【摘要】轧辊是轧机主传动系统的重要零件,也是易发生故障部位之一.现用SolidWorks对轧辊进行建模,再进行ANSYS有限元分析,并结合理论分析进行对比.结果表明:有限元分析与实际生产中出现的故障一致.故轧辊的有限元分析为轧机的改进与优化提供理论参考.【期刊名称】《北京工业职业技术学院学报》【年(卷),期】2017(016)002【总页数】3页(P22-24)【关键词】轧辊;有限元分析;SolidWorks【作者】徐雁波;李威【作者单位】商丘工学院机械工程学院,河南商丘476000;商丘工学院机械工程学院,河南商丘476000【正文语种】中文【中图分类】TG333轧钢机是实现钢铁轧制过程的设备。
泛指完成轧材生产全过程的装备，包括主要设备、辅助设备、起重运输设备和附属设备等。
但一般所说的轧机往往仅指主要设备。
工作机座由轧辊、轧辊轴承、机架、轨座、轧辊调整装置、上轧辊平衡装置和换辊装置等组成[1]。
轧机是轧钢生产中关键设备之一，而轧机中又以主传动系统最为关键，它结构的合理与否对轧机的运行安全、使用寿命、对工人的操作方便与否起着决定性作用。
轧机主传动系统的作用是将电动机的运动和力传递给轧辊，在很多轧钢机上，主传动系统由联轴器、减速器、齿轮机座、连接轴等部分组成，在实际生产中承受各种机械载荷和冲击，而首先受到冲击作用的是轧辊，故轧辊发生的故障较多[2]。
随着钢的需求量以及钢的产量逐年增加，使得轧机的使用频率增加，继而轧机的寿命以及日常维护就变得日益重要。
而轧机主传动系统对于轧机的使用和日常维护是重中之重，所以对轧机主传动系统的分析评估对于轧机的安全使用以及日常维护变得尤为重要，也是众多学者及相关技术人员长期以来研究的重要课题。
某公司轧机的轧辊一直能正常运转，后来由于某种原因出现了轧辊破坏的现象，现针对此现象，对轧辊进行有限元分析研究。
采用三维建模软件SolidWorks建立主传动装置数字化模型，并且为了方便进行结构分析获得有效的计算结果，同时又能保证分析速度以及分析精度，首先对主传动装置模型进行结构简化，去除主传动装置中影响不大的油槽、螺纹孔及倒角等，进而得到简化轧机主传动数字化模型[3]，如图1所示。
有限元仿真分析与解析解的结果对比——以阶梯轴的静力分析为例！（1）对一个阶梯轴零件进行基于材料力学的理论计算，求解最大应力值；（2）在WORKBENCH中对该阶梯轴零件进行有限元仿真，实行两种仿真方案，分别是1.梁模型建模+梁单元网格划分；2.实体模型建模+六面体单元网格划分，观察两种仿真结果并与理论计算结果的对比，对比结果发现解析解与仿真解相差很小。
（3）可以借此算例学习WB中的梁单元静力分析、三维实体静力分析、理解并施加若干种边界条件，举一反三即可了解此类轴系中轴零件的强度分析。
在进行阶梯轴零件设计的时候一般会对其进行强度校核，校核方式主要有理论计算和仿真分析两种。
轴零件的强度校核计算方式已经标准化，查阅手册即可，仿真分析可使用有限元仿真软件，本文算例将在ANSYS WORKBENCH 进行。
本文的算例来自于《ANSYS Workbench 工程实例详解》，以校核阶梯轴强度问题为例，探讨使用解析解解法和有限元分析解的差异。
01 算例描述及其解析解图1为阶梯轴的简图，现校核其受载后的静强度，已知直径d，，材料为45，弹性模量，泊松比屈服应力在AB段，轴只受弯矩而外伸到加载处的这一段，既受弯矩又有剪力，属于横力弯曲。
根据材料力学分析，最大正应力应该产生在C截面的圆边缘处，强度为：同理AB段的最大应力大小为：图1 算例的理论解法02 有限元仿真分析结果为了简化仿真分析难度，考虑到目前ANSYS Workbench已经普及，且其流程化的操作方式也被越来越多的机械工程师所接受，故本文使用该仿真平台。
在有限元分析的操作过程中，流程可简化为**建模→网格划分→设置边界条件→求解→结果后处理。
**就重要性来说，前处理过程包括建模，网格划分和设置边界条件都是非常关键的步骤。
网格划分需要考虑网格的类型、形状和尺寸等因素，而在设置边界条件时需确保对模型施加的边界条件与实际加载工况一致，三者均需保证准确无误，否则会导致计算结果与实际情况大相径庭，误导未来的进一步设计。
四大强度理论1、最大拉应力理论（第一强度理论）(材料脆性断裂的强度理论)：这一理论认为引起材料脆性断裂破坏的因素是最大拉应力，无论什么应力状态，只要构件内一点处的最大拉应力σ1达到单向应力状态下的极限应力σb，材料就要发生脆性断裂。
于是危险点处于复杂应力状态的构件发生脆性断裂破坏的条件是：σ1=σb。
σb/s=[σ]所以按第一强度理论建立的强度条件为：σ1≤[σ]。
2、最大伸长线应变理论（第二强度理论）（材料塑性屈服的强度理论）：这一理论认为最大伸长线应变是引起断裂的主要因素，无论什么应力状态，只要最大伸长线应变ε1达到单向应力状态下的极限值εu，材料就要发生脆性断裂破坏。
εu=σb/E；ε1=σb/E。
由广义虎克定律得：ε1=[σ1-u(σ2+σ3)]/E所以σ1-u(σ2+σ3)=σb。
按第二强度理论建立的强度条件为：σ1-u(σ2+σ3)≤[σ]。
3、最大切应力理论（第三强度理论）：这一理论认为最大切应力是引起屈服的主要因素，无论什么应力状态，只要最大切应力τmax达到单向应力状态下的极限切应力τ0，材料就要发生屈服破坏。
τmax=τ0。
轴向拉伸斜截面上的应力公式可知τ0=σs/2（σs——横截面上的正应力）由公式得：τmax=τ1s=（σ1-σ3）/2。
所以破坏条件改写为σ1-σ3=σs。
按第三强度理论的强度条件为：σ1-σ3≤[σ]。
4、形状改变比能理论（第四强度理论）（最大歪形能理论）：这一理论认为形状改变比能是引起材料屈服破坏的主要因素，无论什么应力状态，只要构件内一点处的形状改变比能达到单向应力状态下的极限值，材料就要发生屈服破坏。
发生塑性破坏的条件为：所以按第四强度理论的强度条件为：sqrt(σ1^2+σ2^2+σ3^2-σ1σ2-σ2σ3-σ3σ1)<[σ]Von mise应力Von Mises 应力是基于剪切应变能的一种等效应力其值为(((a1-a2)^2+(a2-a3)^2+(a3-a1)^2)/2)^0.5 其中a1,a2,a3分别指第一、二、三主应力，^2表示平方，^0.5表示开方。
ANASYS有限元计算与材⼒公式计算结果⽐较ANASYS有限元计算与材⼒公式计算结果⽐较摘要：基于有限元单元法理论，使⽤ANASYS软件计算悬臂和两端固定两种梁在简单荷载作⽤下的位移与应⼒，并与使⽤材料⼒学公式计算的结果作⽐较，分析误差产⽣的原因，以加深对有限单元法的理解。
关键词：ANASYS；有限元；材料⼒学ANASYS FEM calculation and build formula results Abstract：Based on the theory of finite element method yuan, calculated using software ANASYS cantilever beam and two fixed ends in a simple load of displacement and stress, and the use of the mechanical formula for the results of comparative analysis of the reasons for the error, to deepen the understanding of the finite element method.Key words: ANASYS; finite element method; material mechanics1.前⾔有限单元法是当今⼯程分析中获得最⼴泛应⽤的数值计算⽅法，其分析的基本概念是⽤较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的⼩的互连⼦域组成，对每⼀单元假定⼀个合适且较简单的近似解，然后推导求解这个域总的满⾜条件，从⽽得到问题的解。
这个解不是准确解，⽽是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。
由于⼤多数实际问题难以得到准确解，⽽有限元不仅计算精度⾼，⽽且能适应各种复杂形状，因⽽成为⾏之有效的⼯程分析⼿段。
317压力容器是一种能够承受压力的密闭容器，广泛应用于煤化工生产领域。
煤化工生产作业环境苛刻，需要其外壳具备较高的强度，保护内部电子元器件不被损坏。
为验证压力容器的耐压性能，需根据其工作条件设计压力容器，将机器人安装在压力容器内部，对压力容器进行加压以模拟其高压工作环境，检测外壳的耐压性能是否符合要求。
本文基于国标 GB150-2011中关于压力容器的规定，完成压力容器的各项参数的计算取值。
利用 ANSYS 有限元仿真软件对其进行校核，对该压力容器工作状态下的应力及变形情况进行分析，判断其结构强度及 O 形圈的密封效果是否符合要求[1]。
1 压力容器参数化设计 对实际工况进行分析，根据要求完成压力容器的初步设计，结构如图 1 所示。
图1 压力容器三维模型该压力容器主要由两部分组成：压力舱和平盖，两个部件通过螺栓连接，平盖挤压压力舱端面上的 O 形圈完成密封。
由于采用水作为介质进行加压维持压力舱内压力处于预定值，压力容器需经常浸泡在水环境中，容易腐蚀生锈，会对密封结构造成破坏，且存在安全隐患，因此采用不锈钢完成该压力容器的设计和制造。
平盖所承受的应力较大，工作时容易产生较大变形导致 O 形圈密封失效，因此平盖需采用高强度不锈钢材料。
20Cr13是一种常用的高强度马氏体不锈钢材料，具有高抗蚀性、高强度、高韧性和较强抗氧化性，被广泛应用于制造各种承受高应力的零件。
基于20Cr13的优良性能，选用该材料用于平盖的设计和制造[2]。
与平盖相比较，压力舱承受应力相对较小，选用 304 不锈钢用于压力舱的设计和制造。
基于国标 GB150-2011 关于压力容器的规定，对压力容器各部分的参数进行计算如下：（1）壳体厚度计算： 圆筒厚度计算公式如下：[]c ii c P D −=φσδ2P（1）式中，σ为圆筒壳体计算厚度（mm）；p c 为计算压力（MPa）；D i 为圆筒内直径（mm），[σ]i 为壳体材料的许用应力（MPa），φ为焊接接头系数。
基于ANSYS Workbench的牵引车后桥桥壳动态特性分析保万全; 袁照丹; 李士杰; 范春利; 宁雪松; 王久成; 王泽华【期刊名称】《《汽车实用技术》》【年(卷),期】2019(000)018【总页数】4页(P123-126)【关键词】后桥桥壳; 共振频率; 模态分析; 谐响应分析; 整车道路试验【作者】保万全; 袁照丹; 李士杰; 范春利; 宁雪松; 王久成; 王泽华【作者单位】一汽解放汽车有限公司商用车开发院吉林长春 130011; 一汽集团研发总院吉林长春 130011【正文语种】中文【中图分类】U463驱动桥作为汽车动力总成系统和承载系统的重要组成部分，在整车行驶过程中，桥壳始终承受复杂的交变载荷[1]。
驱动桥是汽车振动噪声的主要来源之一，其振动噪声水平对评价汽车舒适性起着至关重要的作用，对驱动桥桥壳进行模态分析，判断其在使用过程中是否会发生共振，有助于识别振动引起的噪声。
本文使用有限元分析方法，对后桥桥壳进行了固有频率分析和研究，同时对模态分析结果和道路试验结果进行了对比分析。
本文研究的后桥桥壳是由桥壳本体、加强圈、后盖、轴头和支架五部分组成。
针对后桥桥壳的复杂形状，在保证后桥桥壳主体结构和几何尺寸准确的前提下，对后桥桥壳三维模型进行了简化，简化桥壳中受力小且又不容易引起形状变化的结构[2]，对焊接部位进行了模拟填充，以提高网格划分质量，在Creo中建立的后桥桥壳物理模型如图1所示。
后桥桥壳有限元模型是由Creo中建立的物理模型导入Workbench生成的，导入物理模型后对其进行了必要的检查和修改，主要是为了防止模型失真和再次简化模型，删除了油位孔、放油孔、通气塞、部分圆角和倒角等。
在网格划分时桥壳本体、加强圈、后盖和轴头以六面体网格为主、支架以四面体网格为主，这样既能节省运算时间又能保证计算精度。
后桥桥壳有限元模型如图2所示，其材料属性定义如表1所示。
通过对后桥桥壳的模态分析可以了解到桥壳在不同频率下的振动特性。
一、有限元方法的手工计算结果与ansys分析结果的对比1分析的问题描述如图1所示，桁架的杆截面面积为8，由钢制成（E=200GPa）。
用有限元法计算出每个节点的位移以及反作用力。
(1)(2)(3)图1对于上述问题，本文将用手工计算和ansys软件分别计算出结果，对计算出来的结果进行对比。
2手工计算2.1桁架结构的有限元计算方法对于桁架结构，每个单元的刚度矩阵为，（2-1）YX图2其中，为桁架单元在整体坐标系中与X轴的夹角；，A为桁架的截面积，E 为弹性模量，L为桁架长度。
在固体力学问题中，有限元公式通常由如下的一般形式，Ku=F（2-2）其中，K为刚度矩阵，u为位移矩阵，F为载荷矩阵。
运用公式（2-3），就能求出反作用力，R=Ku-F（2-3）其中，R为反作用力矩阵。
2.2计算过程计算每个桁架单元的刚度，用公式（2-1）计算每个每个桁架单元的刚度矩阵，将每个单元放入总刚度矩阵，他们的位置分别为：10-100000 00000000 -10100000 00000000 00000000 00000000 00000000 0000000000000000 00000000 0010-1000 0000000000-101000 00000000 00000000 000000003.9-4.90000-3.9 4.9-4.9 6.10000 4.9-6.1 00000000 00000000 00000000 00000000-3.9 4.90000 3.9-4.9 4.9-6.10000-4.9 6.100000000 00000000 00000000 000 1.28000-1.28 00000000 00000000 00000000 000-1.28000 1.2800000000 00000000 00000000 00000000 0000 3.9 4.9-3.9-4.9 0000 4.9 6.1-4.9-6.1 0000-3.9-4.9 3.9 4.9 0000-4.9-6.1 4.9 6.1将个刚度矩阵相加得到总刚度矩阵为，19.9-4.90-16000-3.9 4.9 -4.9 6.100000 4.9-6.1 -160320-16000 00012.8000-12.8 00-16019.9 4.9-3.9-4.9 0000 4.9 6.1-4.9-6.1 -3.9 4.900-3.9-4.97.80 4.9-6.10-12.8-4.9-6.1025应用边界条件施加载荷，将总刚度矩阵带入式（2-2）得：19.9-4.90-16000-3.9 4.9Ux1 -4.9 6.100000 4.9-6.1Uy1 -160320-16000Ux2 00012.8000-12.8Uy200-16019.9 4.9-3.9-4.9Ux3 0000 4.9 6.1-4.9-6.1Uy3 -3.9 4.900-3.9-4.97.80Ux4 4.9-6.10-12.8-4.9-6.1025Uy4带入边界条件解得：将结果带入（2-3）得：=Fx1Fy1Fx2Fy2Fx3Fy3Fx4Fy43用ansys软件求解（单位统一N,mm，Mpa）（1）选择单元（图3）图3（2）附材料属性（图4）图4（3）创建模型（图5）图5（4）施加载荷（图6）图6（5）求解每个节点的位移（图7）图7节点的反力（图8）图8（6）模型变形图（7）位移等值线分布图4结果对比及分析手算结果ansys 计算结果位移(mm)Ux100Uy100Ux2-0.0016-0.0016Uy2-0.0468-0.0468Ux300Uy300Ux4-0.0066-0.0066Uy4-0.0317-0.0317表1手算结果ansys计算结果节点反力(N)Fx1-1027.8-1027.8 Fy11608.31608.3 Fx2 5.60 Fy2-100 Fx32066.72063.1 Fy32257.12255.4 Fx48.80 Fy4-2.70表2由表1和表2可以看出，手工计算的结果与ansys计算的结果基本一致。
