基于ANSYS的典型零件有限元分析

基于ANSYS的典型零件的有限元分析

通过对典型零件的有限元分析来验证里零件的强度是否符合设计标准，可以及早发现缺陷，实现优化设计。对产品的设计安全性有重要意义。我们从零件的静力分析和模态分析两个方面来做CAE分析。

使用ANSYS软件的不同模块：ANSYS经典界面

ANSYS WORKBENCH

一、轮毂的模态分析

1.1轮毂的CAD模型：

该模型由NX建模，导入Ansys WorkBench中。

1.2网格划分：

采用自由网格划分

1、分析时采用的单位制：

Metric (mm, kg, N, s, mV, mA)

2、轮毂的材料

铝合金：Aluminum Alloy

密度：2.77e-006 kg mm^-3

杨氏模量：710000MP

泊松比：0.33

1.3添加约束：

在五个螺栓孔添加固定约束：

阶数频率（HZ）最大位移(mm)

1 2470.4 89.844

2 3044.1 127.1

3 3047.6 127.27

4 3294.1 210.18

5 3295.5 209.73

6 4509.5 94.061

7 6040.5 247.04

8 6041.9 245.43

2、传动齿轮的静应力分析

该模型为传动系变速器与托深差速器动力传递的齿轮，该齿轮在传动系中起到关键作用，所以对其结构安全性分析是非常有必要的。

2.1模型建立

该齿轮首先在PRO/E中建模，导出IGES文件，再导入Ansys经典中，由于出现错误，只有面体，所以本人将模型的进行修改，通过删除面、线、点的方法，最终的到一个齿轮面。

2 2.2网格划分

在本例中，我采用由面网格扫略生成体同时生成体网格的方法。

采用的单元：1 PLANE42 面单元

2 SOLID45 体单元

材料参数：杨氏模量：2.7X10^5 MP

泊松比：0.33

首先对齿轮面进行网格划分，让后由面网格进拉伸成体网格

具体操作如下：

modeling—operate—extrude—Elem Ext Opets—在element type number 中选择2 solid45，

同时在No. Elem divs 中设置要拉伸网格的数量。

由面网格扫略得到体：

2.3约束与加载求解

在齿轮的内圈面上加固定约束，在齿轮一个齿上加垂直与齿面的力。

力大小：FX=-800*sin26=-350N

FY=-800*cos26=-718.4N

如下图所示：

2.4后处理结果

1、应力变化图（视频文件见文件夹中“应力变化动画“视屏）

2、位移变化图（视频文件见文件夹中“位移变化动画“视屏）

2.5结果总结

位移最大值0.003224 mm

应力最大值220.53 MP

由于材料的抗压强度极限为280 MP >220.3 MP

所以设计合理。

三、底盘支架的静力分析

支架是底盘重要的承受力的部分，它的强度直接影响到汽车的安全可靠性，故对其进行有限元分析是很有必要的。

该模型在NX中建模然后倒入Ansys WworkBench中。

3.1单位制

3.2模型

密度

7.85e-006 kg mm^-3

杨思模量MPa 泊松比

2.e+005 0.3

3.3网格划分

单位制Metric (mm, kg, N, s, mV, mA)

3.4加载约束

载荷约束Fixed Support Force Force 2Force 3Force 4类型全约束

约束位置 3 Faces 1 Face

边界条件Fixed Support Force

FX

1000. N

(ramped)

-1000. N (ramped)

-1200. N

(ramped)

1200. N

(ramped)

FY 0. N (ramped)

FZ 800. N (ramped) -200. N (ramped)

3.5求解结果

最小位移及应力0. mm 0.32286 MPa

最大位移及应力 2.6906e-002 mm 124.78 MPa 最大应力低于材料应力极限，所以是安全的

位移图

应力图