轴承座有限元法分析与建模
基于ANSYS的轴承座的有限元分析
基于ANSYS的轴承座的有限元分析摘要:本文利用ANSYS14.0对轴承座的强度进行有限元分析。
通过三维实体建模,设置单元类型,设置材料参数,网格划分控制,施加载荷约束建立轴承座的有限元模型,然后对轴承座进行求解,得出应力,位移分布图和变形图,继而对其进行强度分析,找出结构最易破坏的地方。
最后的计算结果表明该轴承座符合强度设计要求。
关键词:有限元分析、轴承座1.引言轴承座可以为轴提供支撑,并且承受轴传递的各种载荷。
一个可靠的轴承座对于减轻轴的偏心振动,保证设备的正常性能具有重要作用。
但由于轴承座形状复杂,传统的解析法无法较为精确地计算其性能。
所以使用有限元分析软件ANSYS,对汽车上的某轴承座的承载特性进行有限元分析。
2.建立有限元模型该轴承座采用普通碳钢Q235,弹性模量E=2.01E11,泊松比u=0.3。
沉孔上受到径向推力为1000psi(6.89MPa),安装安装轴瓦的下表面受到向下作用力5000psi(34.45MPa)。
Q235的屈服极限为34808psi(240MPa)。
2.1在ANSYS14.0中建立三维实体模型在ANSYS中建立实体模型时,主要有自底向上和自顶向下两种方法。
根据该轴承的结构特点,采用自顶向下的建模方法,并且综合运用工作平面的平移、旋转,布尔运算,镜像等方法生成轴承座的实体模型。
模型的创建过程大致分为以下三步。
第一步进行基座的创建,如图1所示。
图1 轴承座基座第二步进行支撑部分的创建,如图2所示。
图2 轴承座支撑部分第三步进行肋板的创建,并且通过镜像完成轴承座三维实体的创建,见图3。
图3 轴承座三维模型2.2网格划分2.2.1设置单元类型在有限元分析过程中,对于不同的问题,需要应用不同的特性单元,所以选择合适的单元对于有限元分析非常重要。
在此我们选择Solid187单元,它是三维10节点四面体结构实体单元,每个四面体边的中点也是节点,其中每个节点具有3个自由度,具有空间的任意方向。
基于有限元法的滚动轴承结构和模态分析与研究
分割成数目有限的单元, 单元之间只在数目有限的指 定点处相互连接, 构成一个单元结合体来代替原来的 连续系统, 在节点上引进等效载荷来代替实际作用于 系统上的外载荷; 对每个单元由分块近似的思想, 按 一定的规则建立求解未知量与节点相互作用力之间的
由笔者所建立的 2204 滚动轴承有限元模型, 由于 随实际边界条件而异, 因此, 所求出受力后的边界变 化、 应力、 位移分布图形以及两阶模态频率和主振型 可能不完全符合真实情况, 但是该方法对分析轴承的 结构和模态具有很高的参考价值。
参考文献: [ 1 ] 李人宪. 有限元法基础[M ]. 北京: 国防工业出版社, 2004. [ 2 ] 博弈创作室. AN SYS9. 0 经典产品基础教程与实例详解
2 用 ANSY S 对滚动轴承进行结构分析 接触问题属于边界非线性问题, 其特点是: 在接
触问题中某些边界条件不是在计算开始给出, 而是计 算的结果。 在轴承安装时, 轴承内圈与轴的配合、 轴 承外圈与轴承座的配合以及轴承滚子与内外圈的受力
就是典型的接触问题。
211 滚动轴承的实体分析模型 滚动轴承的接触区域是由两个不等曲率的轴对称
号的故障特征。而小波分析作为一种新的分析方法, 为 信号的时频局部化提供了数学基础, 它有效地分析出 故障信号的整体和细节部分。 它从时、 频域两方面进 行分析, 比传统方法优越许多。
图 9 S1 的第一级小波分解的细节部分 D 1
图 13 S2 的第二级小波分解的细节部分 D 2
图 10 S1 的第二级小波分解的细节部分 D 2
力分布及模态进行分析研究。
对滚动轴承的结构分析研究常用的有静力学模
轧机工作辊轴承座设计有限元分析
轧机工作辊轴承座设计有限元分析王宏岩① 甘伟 王哲 李涛 张栓(武钢日铁(武汉)镀锡板有限公司 湖北武汉400083)摘 要 分析轧机工作辊轴承座在工作过程中与弯辊液压缸T型连杆接口端部以及轴承座承受弯辊力最薄壁厚处的应力分布及变形。
利用三维软件对分析对象进行三维建模,并运用通用有限元软件建立了有限元模型,分析了弯辊液压缸T型连杆接口部、轴承座钢板壁厚对轴承座受力变形的影响。
为轧机工作辊轴承座设计提供了理论依据。
关键词 有限元 轧机 轴承座 变形中图法分类号 TG333.17 文献标识码 BDoi:10 3969/j issn 1001-1269 2023 06 021FEMSimulationofWorkRollChockofColdMillWangHongyan GanWei WangZhe LiTao ZhangShuan(WISCO NIPPONSTEELTinplateCo.,Ltd.,Wuhan400083)ABSTRACT InordertoanalyzethestressdistributionanddeformationoftheendoftheinterfacebetweentheworkrollchocksandtheT shapedconnectingrodoftherollbendinghydrauliccylinderandthethinnestpartoftheworkrollchockstherollbendingforceduringtheworkingprocessoftherollingmill,thispaperusesthethree dimensionalsoftwaretocarryoutthethree dimensionalmodelingoftheanalysisobject,establishesthefiniteelementmodelbyusingthegeneralfiniteelementsoftware,andanalyzestheinfluenceoftheT shapedconnectingrodinterfaceoftherollbendinghydrauliccylinderandthesteelplatewallthickNessofthebearingseatonthestressanddeformationofthebearingseat,Itprovidesatheoreticalbasisforthedesignofworkrollbearingseatofrollingmill.KEYWORDS Finiteelement Coldmill Workrollchock Deformation1 前言随着冷轧带钢加工业的迅速发展,对成品带材的板形和尺寸的精确控制要求变得越来越高。
ANSYS-轴承座 (3-D实体结构) 有限元分析
练习:轴承座 (3-D实体结构)有限元分析1.启动ANSYS(1)Utility Menu→File→Change Directory…改变工作目录(2) Utility Menu→File→Change Jobname…定义文件名(3) Utility Menu→File→Change Title…定义分析标题2.定义分析类型GUI:Main Menu→Preferences,在对话框中选择分析类型为Structural,程序分析方法为h-Method.3.定义单元类型:定义10-节点四面体实体结构单元(SOLID92)Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add,在弹出的对话框中左边选择Structural Solid ,右边框选择Tet 10 Node 92→OK4. 定义材料特性Main Menu:Preprocessor→Material Props→Material Models,Structural→Linear→Elastic→Isotropic。
输入弹性模量EX=3e7,泊松比PRXY=0.3,OK。
5.创建几何模型该模型是左右对称结构,只需创建对称部分。
整体坐标原点设在对称面与基座底面的后交点处。
(1)创建底座Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Volumes →Block→By 2 Corners & Z 在弹出的对话框中分别输入:WPX,WPY,Width,Height,Depth(0,0,3,1,3)→OK。
即第一个角点在局部坐标系中的坐标值及体的宽度和高度(即第二个角点的坐标);Depth(3)为体的高度,沿WZ坐标轴。
取正值时图形沿局部坐标正向,取负值时图形沿局部坐标负方向绘出。
Utility Menu→PlotCtrls→ Pan,Zoom,Rotate→Iso绘正等侧视图。
转子/轴承/轴承座系统动力学特性的三维有限元分析
明: 在模 态分析 中, 轴承座 实体模型 系 统 包含 了 反 映轴承座 的变形的 固有频率和振 型; 在碰摩力动 力响应 方面, 该模 型 都更能体现 出实际的碰摩特征 , 对机械 故障诊断具有指导意义。
关键词 : 有 限元 ; 故障诊断 ; 碰摩 ; 模态分析 ; 轴心轨迹 中图分类号 : T H1 6 ; T H1 3 3 . 3 文献标识码 : A 文章 编号 : 1 0 0 1 — 3 9 9 7 ( 2 0 1 3 ) 0 9 — 0 1 4 7 — 0 4
( d ) 部分轴心轨迹图 图1 0碰摩力 F  ̄ = 2 0 0 N, F T1 0 0 0 N,两 种 考 虑轴 承 座弹性的模型部分时间转子响应 图
F i g . 1 0 T h e L o c a l Re s p o n s e o f Ro t o r o f Two Be a in r g S u p p o r t Mo d e l a t Ru b — I mp a c t F o r c e F . =2 0 0N, F TI O O ON
( 1 . 沈阳化工大学 机械工程学 院, 辽宁 沈阳 1 1 0 1 4 2 ; 2 . 沈阳化工大学 数理系 , 辽宁 沈阳 1 1 0 1 4 2 )
摘
要: 将轴承座纳入整个 系统进行分析 , 建立 了一种 转子一轴 承一轴承座 系统有限元模型。为准确考虑弹性轴承座
带式输送机轴承座的有限元分析
一
图 1 优 化 前 的
一
图 2 优 化 后 的
轴 承座模 型
轴承 座模 型
结构 优化 后轴 承 座 质 量 为 3 4 . 7 ,与优 化 前 的轴 承 座相 比减 小 了 近 3 1 % 。该 轴 承 座底 座 借 助 连 接螺 栓孔 周 围 的撑 筋 和 附加 材 料 ,提 高 了 强度 ,
h o l e ,a nd t h e s t r e s s c o n c e n t r a t i o n i n he t c o n t a c t a r e a o f r i b p l a t e a n d b e a i t n g h o u s i n g . T h e b e a r i n g h o u s i n g i s o p t i mi z e d i n
p e fo r m e r d f o r i t s mo d e l b e f o r e a n d a f t e r t h e s t r u c t u r a l o p t i mi z a t i o n b y An s y s s o f t wa r e,wh i c h s h o w s t h a t t h e d e f o ma r t i o n a r i — s i n g f r o m he t b e a r i n g h o u s i n g i s ma i n l y o n u p p e r p a r t ,wi t h t h e m ̄ i mu m e q u i v le a n t s t r e s s o n he t l o we r p a r t o f t h e b e a i r n g
对轴承座进行有限元受力分析
四. 加载和求解 1. 定义分析类型 Main Menu >Solution > Analysis Type > New Analysis, 选择Static
2. 定义位移约束 提示:首先切换成前视图(front view) Main Menu >Solution> Define Loads >Apply >Structural>Displacement > On Areas, 在弹出对话框中选Circle
以小孔中心为圆心 画圆, 将圆周边刚好划入, 点击 OK.
在弹出的对话框中选全约束, 输入值为:0 用同样的方法,对四个孔圆柱面加全约束
3. 加载荷 便于保证载荷加到指定的面上,可先显示面的编号 Utility Menu >PlotCtrls> Numbering
Utility Menu >Plot> Areas
减去1个小圆 Main Menu>Proprocessor> Modeling>Operate>Booleans >Subtract> Volumes 弹出对话框中后,用光标先点基体(即总体,此时总体颜 色变红),点击OK,再点1个要减去的圆,再点击OK
5.建立右边部分 Main Menu> Preprocessor>Modeling>Create>Volumes >Block>By 2 corners & z, 在弹出的对话框中输入数据, 然后点击OK
Menu>Proprocessor> Modeling>Operate>Booleans >Subtract> VoMain lumes ,弹出对话框后,用光标先点基体(即总体,此时总 体颜色变红),然后点击OK,再点2个要减去的圆孔,再点击 OK (鼠标右键,点Replot刷新)
轴承座的结构分析及优化
任务书订由学院存档。
开题报告3. 在ANSYS 仿真软件中对轴承座的结构进行有限元分析。
4. 在轴承座在原有结构上进行优化,再次利用ANSYS 仿真软件轴承座新的结构进行有限元分析。
5. 比较俩次分析的结果,得出较佳的结构。
6. 撰写毕业论文一份。
四、研究方案及步骤经分析,本课题的设计可分为以下阶段:第一阶段:1)查阅相关资料,记录所需的信息,确定可行性方案。
2)理清研究思路,确定轴承座型号以及其在机械设备中的作用。
第二阶段:1)在creo2.0 中对轴承座UCF205 进行建模2)根据原有设计对方形轴承座进行有限元分析,得出分析结构。
3)确定对轴承座的优化方案。
第三阶段:1)使用ANSYS 软件对优化后的结构进行有限元分析。
2)最后根据分析结果,得出较佳的结构。
五、论文提纲第1 章绪论1.1 研究的目的及意义1.2 国内外轴承行业发展现状1.3 轴承座的功能和结构、以及在机械设备中的作用第2 章有限元单元法与ANSYS 简介2.1 有限单元法2.2 国内外ANSYS 软件的发展现状2.3 ANSYS 仿真软件的使用第3章建立实体模型3.1 creo2.0 简介3.2 实体模型的建立3.3 网格划分3.3.1 制定工作文件名和标题名3.3.2 单元类型选择3.3.3 制定材料属性3.3.4 进行扫掠网格划分第4 章 ANSYS 有限元分析4.1 ANSYS 有限元分析典型步骤4.2 有限元模型的建立4.3 加载和求解4.3.1 定义分析类型和设置分析选项4.3.2 施加载荷4.3.3 设置载荷步选项4.3.4 求解4.4 轴承座结构优化4.5 对优化后的结构进行有限元分析第5 章结果分析与比较第6 章结论与展望第7 章总结参考文献致谢附件六、论文(设计)工作量的估计、工作条件1、工作量估计1)查阅并记录所需资料。
2)轴承座的型号及基本参数的确定;3)学习使用ANSYS 软件的使用方法;4)使用ANSYS 软件对轴承座结构进行有限元分析;5)制作毕业答辩的PPT。
有限元毕业设计(论文)
本科毕业设计(论文)轴承座有限元分析学院名称:专业:班级:学号:姓名:指导教师姓名:指导教师职称:二〇一三年六月目录序言 (2)第1章轴承座受力分析 (4)1.1课题分析 (4)1. 2结果分析 (5)第2章操作步骤 (6)2.1 操作流程 (6)参考文献 (13)致谢 (13)序言有限元分析(FEA,Finite Element Analysis)利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。
还利用简单而又相互作用的元素,即单元,就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
有限元分析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的(较简单的)近似解,然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件),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。
有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。
有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用,例如用多边形(有限个直线单元)逼近圆来求得圆的周长,但作为一种方法而被提出,则是最近的事。
有限元法最初被称为矩阵近似方法,应用于航空器的结构强度计算,并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。
经过短短数十年的努力,随着计算机技术的快速发展和普及,有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域,成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。
在解偏微分方程的过程中, 主要的难点是如何构造一个方程来逼近原本研究的方程, 并且该过程还需要保持数值稳定性.目前有许多处理的方法,他们各有利弊. 当区域改变时(就像一个边界可变的固体),当需要的精确度在整个区域上变化, 或者当解缺少光滑性时, 有限元方法是在复杂区域(像汽车和输油管道)上解偏微分方程的一个很好的选择。
ANSYS轴承座的有限元建模与分析经典实例
轴承座轴承座 轴瓦轴瓦 轴四个安装孔径向约束向约束 (对称) 轴承座底部约束(UY=0) 沉孔上的推力 (1000 psi.) 向下作用力 (5000 psi.) 实验十 轴承座的有限元建模与分析(一)实验目的(一)实验目的1.熟悉并掌握ANSYS 软件的使用方法;软件的使用方法;2.掌握如何利用ANSYS 建立复杂实体模型;建立复杂实体模型;3.掌握如何利用ANSYS 分析复杂模型应力分析。
分析复杂模型应力分析。
(二)实验设备和工具(二)实验设备和工具装有装有ANSYS 分析软件的计算机分析软件的计算机(三)问题描述:(三)问题描述:(四)实验步骤:(四)实验步骤:首先进入前处理(/PREP7) 1. 创建基座模型创建基座模型 生成长方体生成长方体Main Menu :Preprocessor>Create>Block>By Dimensions 输入x1=0,x2=3,y1=0,y2=1,z1=0,z2=3 平移并旋转工作平面平移并旋转工作平面Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments X,Y ,Z Offsets 输入2.25,1.25,.75 点击Apply XY ,YZ ,ZX Angles 输入0,-90点击OK 。
创建创建圆柱圆柱圆柱体体Main Menu :Preprocessor>Create>Cylinder> Solid Cylinder Radius 输入0.75/2, Depth 输入-1.5,点击OK 。
轴承系统 (分解图) 载荷拷贝拷贝生成生成生成另另一个一个圆柱圆柱圆柱体体Main Menu :Preprocessor>Copy>Volume 拾取圆柱拾取圆柱体体,点击Apply, DZ 输入1.5然后然后点击点击OK 从长方体长方体中减去两中减去两中减去两个个圆柱圆柱体体Main Menu :Preprocessor>Operate>Subtract Volumes 首先首先拾取被减拾取被减拾取被减的长方体,点击的长方体,点击Apply ,然后拾取减去后拾取减去的的两个圆柱圆柱体,点击体,点击OK 。
轴承座有限元法分析报告与建模
有限元法分析与建模课程设计报告学院:机械与电子工程学院专业:机械设计制造及其自动化指导教师:刘建树、王洪新、林华、周小超、张昌春学生:葛睿学号:2012011309摘要本文用ANSYS建立轴承座的三维模型,并运用ANSYS强大的有限元分析和优化功能来实现轴承座的分析。
ANSYS 是一款极其强大的有限元分析软件。
通过数据接口,ANSYS 可以方便的实现从CAD 软件中导入实体模型。
因此,将Pro/E 强大的建模功能与ANSYS 优越的有限元分析功能结合在一起可以极大地满足设计者在设计过程中对建模与分析的需求。
关键词:轴承座,有限元,ANSYS目录第一章引言 (2)1.1有限元法及其基本思想 (2)1.2 问题描述 (2)第二章轴承座有限元分析的准备工作 (3)2.1建模过程及思路 (3)2.2设置单元类型 (3)2.3定义材料属性 (4)2.4轴承座三维实体建模 (4)2.4.1创建基座模型 (4)2.4.2创建轴瓦支架的下部 (14)2.4.3创建轴瓦支架的上部 (15)2.4.4创建 (23)2.4.5构建轴承座整体 (31)2.5创建网格 (32)第三章有限元模型的前处理和求解 (34)3.1定义分析类型 (34)3.2约束4个安装孔 (34)3.3约束基座底部Y向位移 (35)3.4在轴承孔圆周上施加推力载荷 (37)3.5在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷 (38)3.6求解 (40)第四章有限元模型的后处理和结果分析 (41)4.1绘制轴承座的变形形状 (41)4.2绘制轴承座位移分布等值线图 (43)4.3查看轴承座各节点位移 (44)4.4绘制轴承座应力分布等值线图 (45)4.5查看轴承座节点最大应力 (46)总结 (48)参考文献 (48)第一章引言1.1有限元法及其基本思想有限元方法就是把一个原来是连续的物体剖分成有限的单元,且它们相互连接在有限的节点上,承受等效的节点载荷,并根据平衡条件在进行分析,然后根据变形协调条件把这些单元重新组合起来,成为一个组合体,在综合求解。
基于ANSYS的轴承座分析详解
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二、施加载荷并求解 1.定义单元类型
定义单元类型1为10-节点四面体实体结构单元 (SOLID92) Main Menu: Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete ... (1)Add (2)选择 Structural-Solid, 并下拉菜单选择 “Tet 10Node 92”单击OK (3)Close
3
2 4
2
1
1
24
继续 Main Menu: Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtr act >Volumes首先拾取1和2,点击Apply,然后拾取4 ,点击Apply。
25
(10)合并重合的关键点 Main Menu > Preprocessor > Numbering Ctrls>Merge Items 将Label 项 设置为 “Keypoints”, 单击 [OK]
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7. 在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷,这 个载荷是由于受重载的轴承受到支撑作用而产生 的。
Main Menu: Solution > Define Loads>Apply > Structural>Pressure >On Areas (1)拾取宽度为.1875” 的下面两个圆柱面 (2)OK (3)输入压力60e6 (4)OK Toolbar: SAVE_DB
1
ANSYS基础
——轴承座静力分析
轴承座
轴瓦
轴
1
静力分析 —主要用来分析由于稳态外载荷所 引起的系统或零部件的位移、应力、应变和 作用力。
基于ANSYS的轴承座有限元分析
基于ANSYS的轴承座有限元分析摘要:NSYS软件具有建模简单、快速、方便的优点,因而成为大型通用有限元程序的代表。
基于有限元思想,运用ANSYS软件建立了轴承座的三维模型,对轴承座进行强度分析.先通过选择单元类型,划分网格、施加边界条件等步骤建立轴承座的有限元模型,再对轴承座进行强度和变形分析,找出结构最易破坏的位置。
计算结果表明该轴承座强度符合设计要求。
关键词:轴承座; 有限元;ANSYS;实体建模;网格划分Finite Element Analysis of Bearing Seat Based on ANSYSAbstract:Because the software of ANSYS has the characteristeristics Such as model building simply,fast and conveniently,it becomes the representation of large universal finite element procedure.Based On finite element theory.the 3D model of a beating block was established with ANSYS software carry out the intensity analysis for bearing seat .At first,establish the selecting unit type,dividing grid,and imposing boundaries;then,carry out intensity and distortion analysis and find out the most fragile components of the system.The result presented that the intensity of this bearing seat could reach the design request. Keywords:bearing seat;finite element;ANSYS;the entity sets up the mold;the mesh divide the line1 前言作为工业领域中不可或缺的配件,轴承座在汽车、航空、冶金、矿山等行业的应用越来越广泛。
有限元分析轴承座
有限元分析—轴承座结构分析按如图尺寸建立轴承座的实体模型(因结构和载荷的对称性,只建立了一模型),尽量采用六面体划分轴承座的单元,轴承座在下半孔面上作用正弦径向压力P1,sin1PP ,式中rbrπFP2=(F r为径向合力,r为轴承半径,b为轴承孔厚度),轴向均布压力载荷P2,22.0PP=,径向合力F r取值:(10 + 学号最后一位数字)*1000N。
一. 建模过程。
1. 创建基座模型(1)生成长方体(2)平移并旋转工作平面(3)创建圆柱体2. 创建支撑部分3. 偏移工作平面到轴瓦支架的前表面4.创建轴瓦支架的上部5. 在轴承孔的位置创建圆柱体为布尔操作生成轴孔做准备6.从轴瓦支架“减”去圆柱体形成轴孔.7. 创建一个关键点8.创建一个三角面并形成三棱柱9.关闭 working plane display.10.沿坐标平面镜射生成整个模型.11.粘接所有体.二. 网格划分网格划分是有限元分析的关键环节,有时候好的网格划分不仅可以节约计算时间,而且往往是求解成功的钥匙。
划分网格一般包括以下三个步骤:定义单元属性(TYPE、REAL、MAT),制定网格的控制参数,生成网格。
1.单元类型选择由于对轴承座是进行三维实体的结构分析,故选择10节点的Solid 95单元,该单元类型能够用于不规则形状,而且不会再精度上有任何损失。
它由10个节点定义,每个节点3个自由度:x,y,z方向。
2.制定材料属性指定线弹性材料的弹性模量EX=3e7,泊松比PRXY=0.3。
3.划分网格采用智能网格划分方式。
Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→将智能网格划分器(Smart Sizing)设定为“on”,并选择网格精度SIZE=2。
得到如下图所示,得到的轴承座有限元模型的总单元数21630个,节点总数为34519个。
三.轴承座载荷的施加1.根据已知条件有:轴承座所受到的径向合力F r=(10+7)*1000=17000N轴承孔半径r=17mm轴承孔厚度b=12mm由于我们只截取一般模型进行结构分析,故半个轴承孔的径向均布载荷rbrπF P 20==2*17000/(0.017*0.012*π)=144796380Pa,而实际情况轴承孔所受并非均布载荷,轴承孔最下部分受载荷最大,左右两腰部分所受载荷最下几乎为零,即轴承孔面上所受压力载荷为非线性的。
一种有限元分析中的轴承简化方法
2020.15科学技术创新随着计算机技术和计算方法的发展,有限元方法已经在机械设计领域得到广泛应用,并解决众多机械分析问题,为机械设计方案的优化和改进做出巨大贡献[1]。
但随着机械结构复杂程度的提升,有限元建模的难度也急剧加大。
其中,轴承广泛应用于各种机械系统之中,是决定整个机械系统性能的关键元件之一[2,3]。
由于保持架和滚动体的存在,轴承模型的网格划分和接触都较为复杂。
机械系统中往往含有多个轴承,这更加大了建模难度,限制了有限元方法在复杂机械系统分析中的应用。
轴承建模的典型步骤包括几何建模、网格划分、添加接触、添加材料属性以及添加边界与载荷等。
完整的轴承包括内圈、外圈、保持架和滚动体,滚动体与另外三者存在接触,且数量较多[4]。
轴承实体建模的难点是保持架与滚动体的网格划分和各种接触的添加。
一旦接触设置有误,往往导致整个模型无法计算或计算出错。
简化轴承模型成为众多机械领域研究和从业人员的共同选择。
文献[5]采用环状刚体代替滚动体。
文献[6]采用星状梁替代滚珠,梁的数目和尺寸可根据轴承类型的不同而变化,梁和内外圈的存在大量的接触。
文献[7]则采用间隙单元模型模拟滚动体,采用径向刚度评估径向的变形能力,未考虑轴向的变形分析。
本文提出一种全新的轴承简化方法,有效降低轴承建模难度,并保持较高的计算精度。
本文采用Hypermesh 进行网格划分,采用Optistruct 进行仿真分析。
1轴承实体建模1.1轴承几何参数本文选用NSK7907C 型滚珠轴承作为实验对象,其主要集合参数如表1所示:表1轴承参数1.2轴承实体网格划分将轴承的实体模型导入Hypermesh 并清理倒角。
由于轴承中心对称,只需划分1/18的网格,然后圆周镜像即可。
滚珠的2D 网格为0.5mm ,其他为0.2mm 。
分别将内圈、滚珠、外圈和保持架进行网格划分,以完成轴承实体的网格划分,如图1所示。
实体模型全部采用六面体网格,共有网格76536个,节点96948个。
ANSYS大作业_轴承座有限元分析
轴承座轴瓦 轴四个安装孔径向约束 (对称) 轴承座底部约束 (UY=0)沉孔上的推力 (3000 psi.) 向下作用力 (15000 psi.) 基于ANSYS 的轴承座有限元分析一、 问题描述在我们机械设计课程中曾经学习过轴系,主要是学习了轴的设计、受力分析以及轴承的设计等等。
但没有对轴承座的承受能力进行分析,所以我在这里主要是对一种简单的轴承座进行了有限元分析。
在查阅了相关资料之后,可将分析的轴承座示意如下图。
在实际当中,考虑到工艺的要求,图中相应的边缘处须设置有圆角、倒边等等。
但在有限元模型中忽略了这些要素。
二、 力学模型的分析与建立如下图所示在查阅了相关资料后可将上面描述的问题简化成上述模型,其中的载荷参考了网上的相关资料,在沉孔面上垂直于沉孔面上作用有3000psi.的推力载荷,在轴承孔的下半部分施加15000psi.的径向压力载荷,这个载荷是由于受重载的轴承受到支撑作用而产生的。
由于轴承座一般固定于机身上,所以可以在其底部施加法向位移约束,并且四个安装孔要受到螺栓的约束,所以可以在四个螺栓孔中施加径向对称约束(在ansys中体现为Symmetry B.C.)三、力学模型的有限元分析1.建立模型1)创建基座模型生成长方体Main Menu:Preprocessor->Modeling->Create->Volumes->Block->By Dimensions输入x1=0,x2=3,y1=0,y2=1,z1=0,z2=3平移并旋转工作平面Utility Menu>WorkPlane->Offset WP by IncrementsX,Y,Z Offsets 输入2.25,1.25,.75 点击ApplyXY,YZ,ZX Angles输入0,-90点击OK。
创建圆柱体Main Menu:Preprocessor->Modeling->Create->Volumes->Cylinder> Solid CylinderRadius输入0.75/2, Depth输入-1.5,点击OK。
基于ANSYS的轴承座结构分析
基于ANSYS的轴承座结构分析一、有限元单元法与ANSYS简介有限元法是一种基于变分法(或变分里兹法)而发展起来的求解微分方程的数值计算方法,该方法以计算机为手段,采用分片近似、进而整体逼近的研究思想求解物理问题。
简而言之,其基本思想是里兹法加分片近似,可以归纳如下:首先,将物体或解域离散为有限个互不成叠仅通过节点相互连接的子域(即单元),原始边界条件也被转化为节点上的边界条件,此过程称为离散化。
其次,在单元内,选择简单近似函数来分片逼近未知的求解函数,即分片近似。
最后,基于与原问题数学模型(基本方程和边界条件)等效的变微分原理或加权残值法,建立有限元方程(即刚度方程),从而将微分方程转化为一组以变量或其导数的节点为未知量的代数方程组,进而借助矩阵和计算机求解代数方程组得到原问题的近似解。
ANSYS是在20世纪70年代由ANSYS公司开发的工程分析软件,开发初期是为了应用于电力工业,现在已经广泛应用于航空航天、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、运动器械等领域。
ANSYS软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。
前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便地构造有限元模型;ANSYS 分析计算模块包括结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析)、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析,可模拟多种物理介质的相互作用,具有灵敏度分析及优化分析能力;ANSYS后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示(可看到结构内部)等图形方式显示出来,也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
ANSYS 软件提供了100种以上的单元类型,用来模拟工程中的各种结构和材料。
二、实体模型的建立建立实体模型可以通过自上而下和自下而上两个途径:1、自上而下建模,首先要建立体(或面),对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状。
(完整word版)基于ANSYS的轴承座有限元分析
轴承座的有限元分析摘要:在ANSYS环境下对轴承座进行建模,划分网格,生成有限元模型,并对其进行约束,加载,从而得到轴承座在工作载荷条件下的变形,应力,并对结果进行分析。
关键词:轴承座ANSYS 建模有限元0 引言轴承座在机械生产中很常见,在各类机器、机构中都有它存在的身影,由于轴承座本身结构并不是太复杂,所以本文并没有借助其他类型的三维软件建模,而是在ANSYS环境下建立的模型。
轴承座的受力主要是分布在轴承孔圆周上,还有轴承孔的下半部分的径向压力载荷。
本文将分析在这些载荷的作用下,轴承孔的变形,应力等,并显示强大的ANSYS的求解结果。
一、轴承座有限元模型的建立1.1、轴承座三维模型的创建由于轴承座为整体对称的结构,所以建模的总体思路为先建立模型的一半,然后在用ANSYS中的镜像命令创建另一半。
首先建立基座模型,输入基座长方体的两个对角顶点(0,1,0)和(3,1,3),建立一个长方体,然后平移工作平面,在基座上创建两个半径为0.325的圆柱,从长方体上减去两个圆柱便形成了两个圆柱孔,这样基座便建立好了。
然后再建立支撑部分,支撑分三部分建立,先建立一个长1。
5,宽0.75,高1。
75的长方体的块,在建立一个半径为1。
5的四分之一圆柱,最后建立轴承孔,值得注意的是建立轴承孔时需要建立两个半径分别为1和0。
85的圆柱为生成孔做准备,然后再依次剪掉两个圆柱,形成孔。
接着创建肋板不分,先通过三个点创建一个三角形的面,然后将该三角形拉成一个三棱柱,便建好了肋板。
然后将模型沿坐标平面镜像生成对称部分,最后粘贴所有体1。
2 、划分网格生成有限元模型首先定义材料属性,设置弹性模量EX为30e6,泊松比为0。
3。
然后用划分网格工具Mesh Tool将几何模型划分单元。
由于结构较复杂且为三维模型,故选择智能划分网格,即Smart Sizing,结果如图.二、施加边界与载荷先约束四个安装孔,依次选择四个安装孔的八个(每个圆柱面包括两个面)柱面,使其自由度为0,再在整个底座施加竖直方向上的位移约束,选择基座底面的所有外边界线,选择Uy作为约束自由度。
轴承座的有限元分析
教程10:轴承座的有限元分析轴承座的几何尺寸如图所示:轴承座的受力如图所示:交互式的求解过程1进入ANSYS程序→Ansys10.0→Configure ANSYS Products →file Management→input jobname:zhouchengzuo→Runb5E2RGbCAP2建立几何结构2.1 创建长方体1.Main Menu:Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By Dimensions。
p1EanqFDPw2.分别输入X1=0,X2=76,Y1=0,Y2=25,Z1=38,Z2=-38。
3.按下OK按钮。
4.Utility menu:PlotCtrs→Pan,Zoom,Rotate…。
5. 按下Pan-Zoom-Rotate 窗口内的ISO按钮。
6. 关闭Pan-Zoom-Rotate 窗口。
2.2 创建长方体的两个圆孔。
调整工作平面的位置及角度1.Utility menu:WorkPlane→DisplayWorking Plane。
2.WorkPlane→Offset WP to→XYZ Locations+→在文本框中输入:57,0,19→OK。
3.WorkPlane→Offset WP by Increments…→将角度滚动条滑到90 度作为旋转的角度。
4. 按下上面一组按钮中的X-按钮。
5. 按下OK按钮。
6. MainMenu:Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Solid Cylinder。
7. 输入 WP X :0,WP Y :0,Radius:9.5,Depth:38。
8. 按下OK按钮。
9. Utility menu:WorkPlane→Offset WPto→XYZ Locations + →在文本框中输入:57,0,-19→OK。
10. MainMenu:Preprocessor→Modeling→Create →Volumes→Cylinder→Solid Cylinder。
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有限元法分析与建模课程设计报告学院:机械与电子工程学院专业:机械设计制造及其自动化指导教师:刘建树、王洪新、林华、周小超、张昌春学生:葛睿学号:2012011309摘要本文用ANSYS建立轴承座的三维模型,并运用ANSYS强大的有限元分析和优化功能来实现轴承座的分析。
ANSYS 是一款极其强大的有限元分析软件。
通过数据接口,ANSYS 可以方便的实现从CAD 软件中导入实体模型。
因此,将Pro/E 强大的建模功能与ANSYS 优越的有限元分析功能结合在一起可以极大地满足设计者在设计过程中对建模与分析的需求。
关键词:轴承座,有限元,ANSYS目录第一章引言 (2)1.1有限元法及其基本思想 (2)1.2 问题描述 (2)第二章轴承座有限元分析的准备工作 (3)2.1建模过程及思路 (3)2.2设置单元类型 (3)2.3定义材料属性 (4)2.4轴承座三维实体建模 (4)2.4.1创建基座模型 (4)2.4.2创建轴瓦支架的下部 (14)2.4.3创建轴瓦支架的上部 (15)2.4.4创建 (23)2.4.5构建轴承座整体 (31)2.5创建网格 (32)第三章有限元模型的前处理和求解 (34)3.1定义分析类型 (34)3.2约束4个安装孔 (34)3.3约束基座底部Y向位移 (35)3.4在轴承孔圆周上施加推力载荷 (37)3.5在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷 (38)3.6求解 (40)第四章有限元模型的后处理和结果分析 (41)4.1绘制轴承座的变形形状 (41)4.2绘制轴承座位移分布等值线图 (43)4.3查看轴承座各节点位移 (44)4.4绘制轴承座应力分布等值线图 (45)4.5查看轴承座节点最大应力 (46)总结 (48)参考文献 (48)第一章引言1.1有限元法及其基本思想有限元方法就是把一个原来是连续的物体剖分成有限的单元,且它们相互连接在有限的节点上,承受等效的节点载荷,并根据平衡条件在进行分析,然后根据变形协调条件把这些单元重新组合起来,成为一个组合体,在综合求解。
由于单元的个数有限,节点的个数也有限,所以这种方法称为有限元法。
有限元法解决问题是物理模型的近似,而数学上不做近似处理。
其概念清晰,通用性与灵活性兼备,能灵活妥善处理各种复杂问题。
1.2 问题描述如图所示,为一个轴承座。
弹性模量为30*106,泊松比0.37.轴承孔圆周上受到1200MPa恒定的推力载荷,在轴承孔的下半部分受到4500MPa的径向压力载荷的情况。
图1-1第二章轴承座有限元分析的准备工作2.1建模过程及思路分析制定方案材料性质:弹性模量E=3 106Pa,泊松比v=0.37。
边界条件:轴承座底部受约束(UY=0),底座四个安装孔对称位移约束。
单元:solid187。
荷载:图1-1中沉孔径向内柱面承受外推压力为Pa和轴承孔柱面下部分承受向下压力Ps。
2.2设置单元类型定义单元类型1为10节点的SOLID187。
选择Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete。
单击Add按钮。
选择Structural Solid,并在相应的列表中选择10Node187,单击OK按钮,单击Close按钮,如图2-1所示。
图2-12.3定义材料属性选择Main Menu>Preprocessor> Material Props>Material Model。
在材料属性窗口中分别点击Structure、Linear、Elastic。
在EX文本框中输入30e6,在PEXY文本框中输入0.37,如图2-2所示,单击OK按钮。
图2-22.4轴承座三维实体建模2.4.1创建基座模型创建实体块。
选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Block>By Dimensions。
弹出Create Block by Dimensions 对话框。
输入X1=0,X2=6,Y1=0,Y2=1,Z1=0,Z2=3,如图2-3所示,单击OK按钮。
图2-3图2-4平移并旋转工作平面。
选择Utility Menu>Work Plane>Offset WP by Increments命令,如图2-5所示。
单击Apply按钮。
在X,Y,Z,Offsets处输入0.75,0,0.75;在XY,YZ,ZX,Angles处输入0,-90,0,如图2-6所示,单击OK按钮。
图2-5图2-6图2-7创建圆柱体。
选择菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>Solid Cylinder。
在Radius文本框中输入0.375,在Depth文本框中输入1,如图2-8所示,单击OK按钮。
图2-8图2-9复制生成另外三个圆柱体。
选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Volume 。
弹出Copy Volumes 对话框拾取圆柱体,如图2-10所示。
单击Apply按钮,在DZ处输入1.5,如图2-11所示,单击OK键。
图2-10图2-11图2-12选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Volume 。
弹出Copy Volumes 对话框拾取圆柱体,如图2-11所示。
单击Apply按钮,在DX处输入4.5,如图2-14所示,单击OK键。
图2-13图2-14图2-15选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Volume 。
弹出Copy Volumes 对话框拾取圆柱体,如图2-16所示。
单击Apply按钮,在DX处输入4.5,如图2-18所示,单击OK键。
图2-16图2-17图2-18从长方体中减去圆柱体。
选择MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Volume。
首先拾取长方体,如图2-19所示,单击Apply按钮,然后拾取四个圆柱体,如图2-20所示,单击OK按钮。
图2-19图2-20图2-212.4.2创建轴瓦支架的下部使工作平面与总体笛卡儿坐标系一致。
选择Utility Menu>Work Plane>Align WP with>Global Cartesian。
图2-22创建实体块。
选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Block>By 2corners & Z。
弹出Block by 2 Corners & Z对话框。
输入WP X=1.5,WP Y=1,Width=3,Height=1.75,Depth=0.75,如图2-23所示,单击OK按钮。
图2-23图2-242.4.3创建轴瓦支架的上部将工作平面平移到轴瓦支架的前表面。
选择Utility Menu>Work Plane>Offset WP to>Key points。
在刚创建的实体块在左上角拾取关键点,如图2-26所示,单击OK按钮,完成工作平面的平移。
图2-25图2-26图2-27创建实体块。
选择MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Volume>Cylinder>Partial Cylinder。
弹出Partial Cylinder 对话框。
输入WP X=1.5,WP Y=0,Rad-1=0,Theta-1=0,Rad-2=1.5,Theta-2=180,Depth=-0.75,如图2-28所示,点击OK按钮。
图2-28图2-29在轴承孔的位置创建大圆柱体。
选择Main Menu>Modeling>Create>Volume>Cylinder>Solid Cylinder。
弹出Solid Cylinder对话框。
输入WP X=1.5,WP Y=0,Radiu=1,Depth=-0.1875,如图2-29所示,点击OK 按钮。
图2-29图2-30在轴承孔的位置创建小圆柱体。
选择Main Menu>Modeling>Create>Volume>Cylinder>Solid Cylinder。
弹出Solid Cylinder对话框。
输入WP X=1.5,WP Y=0,Radius=0.85,Depth=-0.75,如图2-31所示,单击OK按钮。
图2-31图2-32从轴瓦支架减去大圆柱体。
选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Subtract>Volumes。
拾取构成轴瓦支架的两个体,如图2-33所示,单击Apply按钮,拾取大圆柱作为减去的对象,如图2-34所示,单击OK按钮。
图2-33图2-34图2-35从轴瓦支架减去小圆柱体。
选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Subtract>Volumes。
拾取构成轴瓦支架的两个体,如图2-36所示,单击Apply,拾取小圆柱体,如图2-37所示,单击OK按钮,形成轴孔。
图2-36图2-37图2-382.4.4创建使工作平面与总体笛卡尔坐标系一致。
选择Utility Menu>Work Plane>Align WP with>Global Cartesian命令。
图2-39图2-40创建关键点57。
选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Key points>In Active CS。
输入1.5,1,3,如图2-41所示,点击OK按钮,创建关键点57。
图2-41图2-42创建关键点75。
选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Key points>In Active CS。
输入4.5,1, 3,如图2-43所示,点击OK按钮,创建关键点75。
图2-43图2-44创建三角形面。
选择MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary >Through KPs 。