基于ANSYS的机翼接头强度分析及优化设计
基于有限元仿真的机械结构强度分析研究
基于有限元仿真的机械结构强度分析研究有限元仿真是一种常用的工程仿真方法，它通过将实际的复杂结构模型离散化为有限数量的有限元素，并利用数学方法，计算出每个元素的应力和应变，进而获得整个结构的应力和应变分布情况。
在机械结构设计中，有限元仿真可以用于进行结构强度分析，以评估结构在工作载荷下的受力情况，为优化设计提供支持。
机械结构强度分析的目标是确定结构在静态或动态载荷作用下是否能满足强度要求，并找出可能的破坏位置和形式。
有限元仿真在机械结构强度分析中扮演重要的角色，可以有效地模拟结构在各种外载荷条件下的应力和应变分布，并通过对应力状态的评估，判断结构是否存在强度缺陷。
在进行有限元仿真的机械结构强度分析时，首先需要建立准确的结构有限元模型。
模型的准确与否直接影响到分析结果的准确性，所以在建模时需要充分考虑结构的几何形状、材料性质、装配关系等因素，并进行合理的简化和假设。
一般来说，工程师会选择合适的有限元软件，如ANSYS、ABAQUS等，进行建模和分析。
接下来，需要为结构施加适当的边界条件和载荷，以模拟实际工作情况。
边界条件包括固约束、弹簧约束、铰链约束等，可以有效限制结构的自由度，避免不必要的位移。
载荷可以是静态载荷、动态载荷或复合载荷，也可以是由运动学分析得到的激励载荷。
建立好结构模型并施加边界条件和载荷后，可以进行有限元仿真计算。
有限元软件会对结构模型进行数学离散化，将结构划分为有限数量的单元。
通过数学方程求解，可以得到每个单元的应力和应变，进而得到整个结构的应力和应变分布情况。
在计算过程中，可以利用预定义的失效准则进行强度评估，如屈服强度、疲劳寿命等。
通过分析结果，可以找出结构的应力集中、失效位置等问题，并进行优化设计。
机械结构强度分析的有限元仿真方法可以有效降低实验测试成本，节省时间和资源，并且具有较高的分析可靠性。
工程师可以根据仿真结果进行结构的优化设计，提高结构的强度性能。
然而，有限元仿真也有其局限性，比如对材料本身的非线性行为、接触问题的模拟等方面有一定的限制。
基于ANSYS的机械结构强度与刚度分析
基于ANSYS的机械结构强度与刚度分析机械结构的强度与刚度是设计和生产过程中重要的考虑因素。
通过基于ANSYS的分析，工程师可以评估机械结构在受力情况下的性能表现，并进行优化设计。
本文将介绍基于ANSYS软件的机械结构强度与刚度分析的基本原理和步骤。
一、简介机械结构的强度与刚度分析是指对机械结构在受力情况下的破坏与变形程度进行评估的过程。
强度分析主要考虑结构在受力情况下是否会发生破坏，而刚度分析则关注结构在受力情况下的变形程度。
二、ANSYS软件简介ANSYS是一款基于有限元方法的工程仿真软件，广泛应用于机械结构、电子电器、航空航天等领域。
其强大的计算能力和丰富的分析功能使得基于ANSYS进行机械结构强度与刚度分析成为工程师们的首选。
三、分析步骤1. 几何建模在进行机械结构强度与刚度分析前，首先需要进行几何建模。
利用ANSYS提供的建模工具，可以将机械结构的几何形状进行精确描述，并生成相应的几何模型。
2. 网格划分在几何建模完成后，需要将几何模型进行网格划分。
ANSYS软件提供了多种不同类型的网格划分方法，如四边形网格、三角形网格、四面体网格等。
通过网格划分，可以将几何模型离散化为有限个单元。
3. 材料属性定义在进行强度与刚度分析之前，需要定义材料的属性。
包括材料的弹性模量、泊松比、密度等参数。
通过合理定义材料属性，可以更准确地评估机械结构在受力情况下的性能表现。
4. 约束条件与加载在进行分析前，需要定义机械结构的约束条件与加载。
约束条件包括固支条件、自由度限制等；加载包括静力加载、动力加载等。
通过合理定义约束条件和加载方式，可以模拟机械结构在实际工作情况下的应力和变形情况。
5. 分析与结果评估完成约束条件和加载的定义后，通过ANSYS进行分析计算。
ANSYS会计算机械结构在受力情况下的应力、应变、位移等结果。
根据结果评估，可以判断机械结构的强度与刚度是否满足设计要求。
四、实例分析为了更好地理解基于ANSYS的机械结构强度与刚度分析，我们以某水箱结构为例进行分析。
ANSYS机翼模型模态分析详细过程
机翼模型的模态分析高空长航的飞机近年得到了世界的普遍重视。
由于其对长航时性能的要求，这种飞机的机翼采用非常大的展弦比，且要求结构重量非常低。
大展弦比和低重量的要求，往往使这类结构受载时产生一系列气动弹性问题，这些问题构成飞行器设计和其它结构设计中的不利因素，解决气动弹性问题历来为飞机设计中的关键技术。
颤振的发生与机翼结构的振动特性密切相关。
通过对机翼的模态分析，可获得机翼翼型在各阶频率下的模态，得出振动频率与应变间的关系，从而可改进设计，避免或减小机翼在使用过程中因振动引起变形。
下图是一个机翼的简单模态分析。
该机翼模型沿着长度方向具有不规则形状，而且其横截面是由直线和曲线构成(如图所示) 。
机翼一端固定于机身上，另一端则自由悬挂。
机翼材料的常数为：弹性模量 E=0.26GPa，泊松比 m=0.3 ，密度r =886 kg/m 。
图 1 机翼模型的结构尺寸图1、建立有限元模型1.1定义单元类型自由网格对模型的要求不高，划分简单省时省力。
选择面单元 PLANE42 和体单元Solid45 进行划分网格求解。
1.2定义材料特性根据上文所给的机翼材料常数定义材料特性，弹性模量 E=0.26GPa，泊松比m=0.3，密度r =886 kg/m 。
1.3建立几何模型并分网该机翼模型比较简单，可首先建立机翼模型的截面，再其进行网格划分，然后对截面拉伸0.25m的长度并划分10个长度单元，而得到整个模型的网格。
图2机翼模型截面图图3 盘轴结构的有限元模型1.4 模型施加载荷和约束因为机翼一端固定于机身上，另一端则自由悬挂，因此对机翼模型的一端所有节点施加位移约束和旋转约束。
1.5 分析求解本次求解了机翼模型的前五阶模态，各阶固有频率值如下机翼前五阶振动模态图如下：机翼的各阶模态及相应的变形如表 1 及图 6 所示。
从图可看出在一阶( 14.283 Hz) 和二阶( 61.447Hz) 振动模态下，机翼主要发生弯曲变形，并且离翼根越远变形量越大。
基于ANSYS的机械结构强度分析与优化研究
基于ANSYS的机械结构强度分析与优化研究随着现代工程需求的不断增长，对机械结构强度和可靠性的要求也越来越高。
为了满足这一需求，研究人员广泛使用ANSYS软件来进行机械结构的强度分析与优化研究。
本文将介绍基于ANSYS的机械结构强度分析与优化的研究方法和技巧。
一、研究背景和意义机械结构的强度分析是评估其工作状态下可承受的载荷和变形的能力，是确保机械结构安全可靠运行的基础。
而优化设计则是在满足安全性的前提下，设计出更加轻量化和高效的结构，以降低成本和提高性能。
因此，基于ANSYS的机械结构强度分析与优化研究对于工程领域具有重要的意义。
二、ANSYS软件介绍ANSYS是一款广泛应用于工程计算领域的有限元法软件。
它可以模拟和分析各种不同材料和结构类型的力学行为，并提供详细的应力、应变和变形等信息。
利用ANSYS软件，可以进行静力学分析、动力学分析、疲劳分析等多种工程分析。
三、机械结构强度分析流程1. 几何建模：使用ANSYS提供的建模工具，创建机械结构的几何模型。
可以通过绘图、导入CAD文件等方式完成。
2. 材料属性定义：根据实际情况，设置机械结构材料的机械性能参数，包括弹性模量、泊松比、屈服强度等。
3. 网格划分：将几何模型划分成有限元网格，需要注意网格密度和质量的合理选择，以提高计算结果的精度和准确性。
4. 载荷和边界条件定义：根据实际工况对机械结构施加载荷和边界条件。
可以设置静载荷、动载荷、温度载荷等。
5. 强度分析：运行ANSYS计算求解器，进行机械结构的强度分析。
可以获得应力、应变、变形等结果，以评估结构的强度和可靠性。
6. 结果后处理：通过ANSYS的后处理工具，对计算结果进行可视化和分析。
可以生成应力云图、应变曲线等，为结构优化提供依据。
四、机械结构优化方法1. 参数优化：通过改变机械结构的设计参数，如材料厚度、连接方式等，以满足给定的约束条件和性能要求。
2. 拓扑优化：在事先给定的设计空间中，通过修改结构的拓扑形状来实现结构的优化设计。
飞机机翼ansys分析课程设计
飞机机翼ansys分析课程设计一、教学目标本课程旨在通过飞机机翼ANSYS分析的学习，让学生掌握以下知识目标：1.理解飞机机翼的基本结构和设计原理。
2.掌握ANSYS软件的基本操作和应用。
3.学会使用ANSYS进行飞机机翼的强度、刚度和稳定性分析。
4.能够独立操作ANSYS软件，进行机翼分析。
5.能够根据分析结果，对机翼设计进行优化。
情感态度价值观目标：1.培养学生对飞机工程领域的兴趣和热情。
2.培养学生解决实际问题的能力和创新精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.飞机机翼的基本结构和设计原理。
2.ANSYS软件的基本操作和应用。
3.飞机机翼的强度、刚度和稳定性分析方法。
4.机翼设计的优化方法。
教学大纲安排如下：1.第1-2课时：介绍飞机机翼的基本结构和设计原理。
2.第3-4课时：学习ANSYS软件的基本操作和应用。
3.第5-6课时：学习飞机机翼的强度、刚度和稳定性分析方法。
4.第7-8课时：学习机翼设计的优化方法。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：讲解飞机机翼的基本知识和分析方法。
2.案例分析法：分析实际案例，让学生更好地理解理论知识。
3.实验法：引导学生动手操作ANSYS软件，进行机翼分析。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：《飞机机翼ANSYS分析》。
2.参考书：相关领域的学术论文和书籍。
3.多媒体资料：教学PPT、视频教程等。
4.实验设备：计算机、ANSYS软件及其许可证。
五、教学评估本课程的评估方式将包括以下几个方面，以确保评估的客观性和公正性：1.平时表现：通过课堂参与、提问和小组讨论等方式，评估学生的学习态度和积极性。
2.作业：布置相关的机翼分析作业，评估学生对知识的掌握和应用能力。
3.考试：安排一次期末考试，涵盖课程的所有知识点，评估学生的综合理解能力。
005_应用ANSYS WORKBENCH完成翼型叶片的设计及优化
应用ANSYS Workbench完成翼型叶片的设计及优化[李琼][华侨大学，361021][ 摘要] 本文介绍利用ANSYS Workben产品，对风扇叶片进行设计和效率优化，并分析其相比传统设计方法的优势。
该设计过程使用了该平台提供的Bladegen , Turbogrid, CFX, AnsysMechanical模块分别进行了叶片设计，网格划分，流体分析以及结构分析。
基于该平台的工具集成仿真环境，使得上述各个模块间的数据传递很容易实现；并且在任一数据被修改后，相应的模型和分析结果可以很方便地被更新，因而整个设计分析过程和传统方法相比极为简便，高效，并且能避免许多人为失误。
[ 关键词]叶片设计，空气动力学分析，流固耦合分析，效率优化Airfoil blade design with ANSYS Workbench[Qiong Li][Huaqiao University, 361021][ Abstract ] The process for airfoil blade design and efficiency optimization by using ANSYS Workbench is presented. Bladegen, Turbogrid, CFX and ANSYS mechanical are applied for blade shapedesign, meshing, aero dynamic analysis and structural analysis respectively. The designand optimization process is greatly simplified as well as the reliability is ensured with theadvantage of the workbench’s compatible simulation environment.[ Keyword ] aero dynamics, efficiency optimization, solid-fluid analysis1前言(背景介绍)为了降低使用成本，提高产品竞争力，风扇类产品的设计除了要使其满足特定工况，如流量，压升，强度等，还要通过优化使其效率最大化。
基于ANSYS的机翼振动模态分析
基于ANSYS的机翼振动模态分析机翼振动模态分析是通过ANSYS软件进行的一种分析技术，可以帮助工程师和设计师了解机翼在不同工作条件下的振动特性，以便优化设计和改进结构。
本文将详细介绍ANSYS在机翼振动模态分析中的应用，并展示其重要性和优势。
首先，机翼振动模态分析是用来计算和分析机翼在不同频率和振动模态下的振动特性。
这对于工程师和设计师来说非常重要，因为机翼的振动性能直接影响到航空器的性能和安全。
振动模态分析可以帮助确定机翼的自然频率，即机翼在没有外部激励下的自由振动频率。
此外，还可以分析机翼的模态形状和振动幅度，以便预测和评估机翼在不同工况下的振动响应。
ANSYS是一种用于有限元分析的强大软件工具，具有广泛的应用领域，包括航空航天、汽车和机械工程等。
在机翼振动模态分析中，ANSYS可以使用多个模块和工具来进行不同类型的分析，如静态分析、模态分析和频率响应分析。
其中，模态分析通常是机翼振动模态分析的主要技术。
在进行机翼振动模态分析之前，需要进行一些前期准备工作。
首先，需要绘制机翼的几何模型，并对其进行网格划分。
ANSYS提供了多种网格划分工具，如有限元网格划分器和自动网格生成器。
然后，需要定义机翼的材料特性和边界条件，如约束和加载条件。
在模态分析中，ANSYS可以计算机翼的固有频率和模态形状。
具体而言，可以通过求解机翼的特征方程来计算其固有频率和模态形状。
通过使用ANSYS的模态分析模块，可以自动求解特征方程，并得到机翼的不同模态频率和模态形状。
通过分析机翼的不同模态频率和模态形状，可以得到以下几点重要信息。
首先，可以确定机翼的固有频率范围，即机翼在不同频率范围内的振动特性。
这对于航空器的设计和改进非常重要，因为它可以帮助设计师避免机翼的固有频率与外部激励频率一致，从而减小机翼的共振现象。
其次，可以得到机翼的不同模态形状。
这对于分析机翼的结构刚度分布和优化结构设计非常重要。
值得一提的是，ANSYS还提供了其他一些分析技术和工具，如频率响应分析和降阶模型。
基于ANSYS的工程机械钢结构优化设计分析
基于ANSYS的工程机械钢结构优化设计分析摘要：文章介绍了工程机械钢结构的设计特点，并且结合有限元分析的基本思想以及物理力学等基本理论，对工程机械钢结构的设计与结构优化时的性能要求进行了细致分析，并且重点研究了工程机械钢结构在使用过程中对强度、刚度等方面的要求。
前言随着社会和经济在不断的进步和发展，人口的增加以及农村人口向城市流动以及公路的扩建，就会要求住房不断的增加以及不断增加的公路桥梁等工程的建设，在建房和公路桥梁的建设的过程中就会需要使用大量的工程机械进行建设和工作。
而工程机械大都是由钢结构制造的，而目前大多数的钢结构的形状和尺寸都是根据计算的结果，在计算的计算上乘以一个安全系数就得出所用钢结构的形状形式和尺寸的大小。
由于资源的短缺各个国家和企业都会考虑提高材料的利用率，这就需要设计合理的结构，在达到使用功能的基础上减少材料的使用，从而使整个设备的质量降低，也节约了设备的能源消耗量。
为了减少使用不同种类的钢结构进行实验的费用，我们可以使用仿真软件ANSYS对不同的工程机械机构进行仿真，最后得到工程机械钢结构的最优化。
1. 设计工程机械钢结构的特性要求我国最近几年的发展非常的额迅速，不管是住房还是道路桥梁的建设都在快速的发展中，这就需要使用机械设备来进行施工，在施工中的设备全部称为工程机械。
我们都知道工程机械主要是由钢结构、液压和电气控制部分和动力控制部分构成。
我们使用工程机械中最常见的架桥机最为对象进行研究，架桥机中最重要的机构就是钢结构，并以天车作为整个设备的传动部分，也是利用液压控制系统和电气控制系统联合使用的，架桥机的钢结构类似于人类的骨骼，是架桥机完成施工的最重要的结构，钢结构是否能够满足使用要求和安全要求是影响整个作业安全性和人员安全性的重要因素，所以我们要对整个架桥机的钢结构进行受力性能分析。
在架桥机工作时先将混凝土梁运到制定的地方，然后通过架桥机的液压控制系统和电气控制系统来控制架桥机的钢结构部分将混凝土梁抬放到相应的位置，在这个工作工程中钢结构的安全性是非常重要的，如果钢结构的质量不合格不仅会造成财产的重大损失还会造成工作人员的重大伤亡。
基于ANSYS_FE_SAFE的无人机复合材料机翼疲劳分析
玻璃钢/复合材料FRP /C M 2009.No .6基于2的无人机复合材料机翼疲劳分析姜年朝,谢勤伟,戴 勇,张志清(南京模拟技术研究所,江苏南京210016)摘要:计算了某无人机复合材料机翼的静强度,使用局部应力2应变疲劳分析理论,基于正弦载荷激励,按照累积损伤理论和雨流计数法则,应用ANSYS/FE 2S AFE 软件,分析了此无人机机翼的疲劳寿命,为复合材料机翼疲劳分析提供了新的分析途径。
关键词:无人机;复合材料机翼;ANSYS/FE 2S AFE;疲劳分析中图分类号:V214.8 文献标识码:A 文章编号:1003-0999(2009)06-0003-03收稿日期:2008209207本文作者还有王克选,宋军和李湘萍。
作者简介:姜年朝(19722),男,高级工程师,博士,研究方向为复合材料结构设计及飞机强度分析。
1 前 言机翼不仅可以使无人机产生升力,而且还能够使无人机具有横侧稳定性和操作性。
因此,机翼是无人机重要的结构部件[1]。
机翼固定在无人机机身,受到弯曲和扭转共同作用的交变应力[1],因此,机翼及其与机身接头部位是无人机结构的疲劳薄弱部位,在循环载荷作用下会产生疲劳裂纹。
由于疲劳破坏具有突然性和不易察觉的特点[2],在使用期间机翼容易发生突然性的疲劳破坏事故。
因此,必须对机翼进行疲劳破坏分析,准确估计其疲劳寿命。
机翼疲劳分析涉及因素较多,问题复杂,不仅要进行疲劳载荷谱研究,而且还要对机翼整体与局部应力进行分析。
所以,普遍适用的机翼疲劳寿命计算方法或具有解析式的计算方法很难找到。
本文通过对某无人机复合材料机翼进行静力分析,使用局部应力2应变疲劳分析理论,基于正弦载荷激励,按照累积损伤理论和雨流计数法则,应用ANSYS/FE 2S AFE 软件,分析了此型号机翼的疲劳寿命。
2 复合材料机翼静强度分析典型无人机复合材料机翼由翼梁、翼墙、长桁、翼肋和蒙皮等组成,结构如图1所示。
翼梁、翼墙主要承担机翼各种载荷引起的大部分弯矩和剪力,是机翼结构的主要承力件;长桁是机翼蒙皮下的纵向件,主要用来抵抗机翼弯曲变形和支持蒙皮以提高蒙皮受压的稳定性;翼肋主要用来保持机翼截面形状,支持蒙皮、长桁,以提高蒙皮、长桁的受压稳定性,部分加强翼肋还可传递扭矩;蒙皮用来构成机翼外形和承受局部空气动力,部分蒙皮还要承受较大的弯矩和扭矩[3]。
航空器机翼结构强度分析及性能优化研究
航空器机翼结构强度分析及性能优化研究随着工业革命和科技的发展，航空工业也不断壮大。
航空器机翼是其重要组成部分，能够支撑和产生升力。
然而，机翼又是机身受力最大的部位，因此其结构设计和强度分析至关重要。
本文将介绍航空器机翼结构强度分析及性能优化研究的方法和进展。
一、机翼结构设计机翼的结构设计目标是保证安全、可靠、轻量化。
针对这些目标，机翼结构应满足以下要求：1.强度要求：机翼需保证足够的强度和刚度，以承受飞行时所受到的各种复杂载荷，确保飞行安全。
2.轻量化：良好的轻量化设计不仅可以减轻飞机总重量，提高飞行性能，还可以缩小机翼的体积，节省燃料。
3.气动性能：机翼表面应光滑，不应存在过多的凹凸不平的部位，以减小气动阻力，提高飞机的速度。
4.可生产性：机翼的结构设计应当考虑到其生产成本和生产难度，从而提高生产效率。
二、机翼结构强度分析方法机翼结构强度分析是指通过计算机仿真或试验测量，确定机翼的承载能力和强度，从而保证其结构安全可靠。
目前，机翼结构强度分析主要采用以下方法：1.有限元分析法：有限元分析法是一种广泛应用于结构力学计算的数值分析方法，可以用于计算机翼的强度分析。
2.模态分析法：模态分析法是一种航空结构强度分析的经典方法，依靠结构振动的原理进行结构分析。
3.静力测试法：静力测试是一种将试验机置于静止状态下测量受力情况的方法，该技术适用于对机翼结构强度进行试验验证。
4.疲劳寿命分析法：针对飞机飞行时所受的疲劳载荷，进行机翼结构疲劳寿命分析，使机翼寿命得到保证。
三、机翼性能优化除了机翼的强度分析，机翼性能优化也是当前航空工业研究的热点。
为了使机翼具有更高的性能，研究人员采用了以下方法：1.材料改进：应用新型材料制造机翼，如碳纤维、玻璃钢、铝锂等，以减轻机翼的重量、提高强度和刚度。
2.形状优化：采用优化设计方法来改善机翼结构形状，减小气动阻力和空气噪声，提高机翼气动性能。
3.构件优化：采用优化设计方法来改善机翼构件的连接方式和布局，以减小应力集中，提高机翼的承载能力和结构强度。
ANSYS实例分析-飞机机翼分解
ANSYS实例分析——模型飞机机翼模态分析一，问题讲述。
如图所示为一模型飞机机翼，其长度方向横截面形状一致，机翼的一端固定在机体上，另一端为悬空自由端，试对机翼进行模态分析并显示机翼的模态自由度。
是根据一下的参数求解。
机翼材料参数：弹性模量EX=7GPa；泊松比PRXY=0.26；密度DENS=1500kg/m3。
机翼几何参数：A(0，0)；B(2，0)；C(2.5，0.2)；D(1.8，0.45)；E （1.1，0.3）。
问题分析该问题属于动力学中的模态分析问题。
在分析过程分别用直线段和样条曲线描述机翼的横截面形状，选择PLANE42和SOLID45单元进行求解。
求解步骤：第1 步：指定分析标题并设置分析范畴1.选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title2.输入文字“Modal analysis of a model airplane wing”，然后单击OK。
3.选取菜单途径Main Menu>Preferences.4.单击Structure选项使之为ON，单击OK。
主要为其命名的作用。
第2 步：定义单元类型1.选取菜单途径:MainMenu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete。
2.Element Types对话框将出现。
3.单击Add。
Library ofElement Types对话框将出现。
4.在左边的滚动框中单击“Structural Solid”。
5.在右边的滚动框中单击“Quad 4node 42”。
6.单击Apply。
7.在右边的滚动框中单击“Brick 8node 45”。
8.单击OK。
9.单击Element Types对话框中的Close按钮。
第3 步：指定材料性能1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>MaterialProps>-Constant-Isot ropic。
ANSYS实例分析-飞机机翼
ANSYS实例分析-飞机机翼ANSYS实例分析——模型飞机机翼模态分析⼀，问题讲述。
如图所⽰为⼀模型飞机机翼，其长度⽅向横截⾯形状⼀致，机翼的⼀端固定在机体上，另⼀端为悬空⾃由端，试对机翼进⾏模态分析并显⽰机翼的模态⾃由度。
是根据⼀下的参数求解。
机翼材料参数：弹性模量EX=7GPa；泊松⽐PRXY=0.26；密度DENS=1500kg/m3。
机翼⼏何参数：A(0，0)；B(2，0)；C(2.5，0.2)；D(1.8，0.45)；E （1.1，0.3）。
问题分析该问题属于动⼒学中的模态分析问题。
在分析过程分别⽤直线段和样条曲线描述机翼的横截⾯形状，选择PLANE42和SOLID45单元进⾏求解。
求解步骤：第1 步：指定分析标题并设置分析范畴1.选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title2.输⼊⽂字“Modal analysis of a model airplane wing”，然后单击OK。
3.选取菜单途径Main Menu>Preferences.4.单击Structure选项使之为ON，单击OK。
主要为其命名的作⽤。
第2 步：定义单元类型1.选取菜单途径:MainMenu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete。
2.Element Types对话框将出现。
3.单击Add。
Library ofElement Types对话框将出现。
4.在左边的滚动框中单击“Structural Solid”。
5.在右边的滚动框中单击“Quad 4node 42”。
6.单击Apply。
7.在右边的滚动框中单击“Brick 8node 45”。
8.单击OK。
9.单击Element Types对话框中的Close按钮。
第3 步：指定材料性能1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>MaterialProps>-Constant-Isot ropic。
机翼机身对接接头非线性有限元分析_王想生
进行对接接头仿真分析 [3 - 4 ] ,机翼在飞行过程中主要承受气
动载荷 ,对接接头作为传力构件主要承受弯矩载荷 ,剪切载
荷对接头强度计算影响不大 ,可以只考虑在机翼接头一侧加
弯矩载荷的情况 。
2. 1 弹塑性接触有限元方法
假设为小变形弹塑性问题 ,目前工程大多采用小变形弹
塑性理论 。根据虚功原理 ,当系统处于平衡状态 ,对于 由两
摘要 :接头是飞机结构中常见的结构连接形式 ,也往往是强度破坏或疲劳破坏的部位 。有时为了更大的挖掘接头结构的承 载能力 ,甚至还要考虑结构局部进入塑性区应力分布 ,属于材料非线性和力边界非线性的耦合问题 。试图通过直接求解偏 微分方程得到接头接触问题的解析解是很难的 ,甚至可以说是不可能的 。基于非线性有限元分析方法 ,借助大型通用有限 元软件 MARC的弹塑性接触分析模块 ,通过不断细化网格的方法来对机翼机身对接接头进行非线性耦合分析 。建立了对接 接头的弹塑性接触有限元模型 ,给出了接头的应力分布以及屈服状况 。数值模拟结果与实际情况相符 ,数值模拟结果为机 身机翼对接接头的设计提供了重要的数据 。 关键词 :弹塑性接触分析 ;机翼机身对接接头 ;非线性耦合分析 ;应力分布 中图分类号 : TP391 文献标识码 : B
钉“超元 ”模拟复合材料的连接 [6 ] ,宋恩鹏等采用梁元和弹 簧元分别模拟螺栓连接 [7 ] ,张永杰等采用体单元对螺栓连接 进行刚度分析 [8 ] 。采用螺栓 、弹簧元或钉元模拟螺栓连接都 是从整体结构承载出发 ,给出了有限元仿真中螺栓连接的简 化方法 ,但不能解决螺栓的预紧力 、孔边接触应力 、接头的屈 服极限等方面的问题 。而大部分接头的出现都会伴随着孔 结构的产生 ,孔边的受力由于要考虑摩擦和接触问题 ,使结 构孔边周围呈现出非线性特征 ,有时为了更大的挖掘接头结 构的承载能力 ,甚至还要考虑结构局部进入塑性区应力分 布 ,这就更增加了非线性程度以及求解接头接触问题的复杂
基于ANSYS的风力发电机螺栓强度分析报告
基于ANSYS的大型风力发电机组高强度螺栓强度分析摘要：目前在风力发电机组的机械零部件开发过程中，除了轮毂、主轴、轴承座、机舱及塔架等大部件需要做完整的强度分析，他们之间的高强度螺栓设计也是其中十分重要的组成部分，其设计的是否合理将直接影响整个风力发电机组能否正常运行。
这些螺栓不仅要承受弯矩，还要承受扭矩，受力情况十分复杂。
采用一般材料力学的方法，无法进行较为精确的计算。
本文将结合ANSYS有限元分析软件和目前整个风电行业中通行的螺栓强度计算标准——VDI223中的计算方法来分析风力发电机组中高强度螺栓在极限工况下的强度和各疲劳工况下的疲劳寿命。
关键词：风力发电机组高强度螺栓有限元，VDI2230 极限强度疲劳寿命当前我国电产业的发展十分迅速，发展形势也十分良好，但由于很多企业基本都是通过引进国外技术来制造风力发电机组，并没有完全掌握开发风机发电机组的核心技术，这就给我国风电行业的发展埋了很多隐患。
因此十分有必要消化吸收设计技术，为自主研发这一分析方法除了在螺栓设计及优化时使用，由于其符合德国劳埃德（GL）认证规范，故可以普遍满足国内外各认证机构认证之需要。
ANSYS作为一种强大的有限元分析软件，已广泛应用于机械、电子、航空航天、汽车、船舶等各大领域，是现代设计中必不可少的分析工具。
本文将以1.5MW机组中主轴与轮毂之间的连接螺栓为例，比较系统的来阐述螺栓极限强度分析和疲劳强度。
目的是使通过这样一种方法的运用，可以运用到风力发电机组的任何部位的连接螺栓强度分析，使之满足设计要求，螺栓的设计是否合理，同样也关系到相关零部件的设计成本，因此设计合理的螺栓数量，不仅关系到螺栓本身，也涉及到相关零部件的成本。
一、主轴与轮毂连接螺栓结构图一是运达1.5MW双馈式风力发电机组传动系统结构示意图，1.1 螺栓部位结构描述该机组传动系统采用传统的三点支撑结构，主轴通过一个双列圆柱滚子轴承以及和齿箱输入轴通过胀套连接支撑，而整个风机头部的风轮与主轴之间就依靠360度一圈螺栓连接，其中还连接着风轮锁紧盘。
ansys案例
ANSYS案例简介ANSYS是一款强大的工程仿真软件，广泛应用于航空航天、汽车、能源、电子、建筑等领域。
它可以进行结构力学、流体力学、热传导等多个方面的仿真分析，为工程设计提供重要的支持和指导。
本文将介绍一些ANSYS的应用案例，展示其在不同领域的应用。
案例一：飞机机翼结构仿真在航空航天领域，机翼结构的设计是非常重要的。
通过ANSYS的力学分析功能，可以对机翼进行静态和动态的应力分析，评估其在飞行过程中的稳定性和安全性。
例如，可以对机翼的自然频率进行分析，确定其共振频段，从而避免共振引起的结构破坏。
同时，也可以通过仿真分析，优化机翼的材料和结构设计，提高其刚度和强度，减小重量。
案例二：汽车碰撞仿真在汽车行业，碰撞仿真是一项必不可少的工作。
通过ANSYS的流体动力学和结构力学模块，可以对车辆在不同碰撞情况下的变形和应力进行分析，评估车辆的安全性能。
例如，可以模拟正面碰撞、侧面碰撞等不同的碰撞情景，预测车辆在碰撞过程中的应力分布和变形情况，并进行结构强度检验。
这些仿真结果提供了车辆设计和改进的重要依据，帮助制造商提高车辆的安全性能。
案例三：电子产品散热仿真在电子产品设计中，散热是一个重要的问题。
过高的温度会影响电子元件的性能和寿命。
通过ANSYS的热传导模块，可以对电子产品进行散热分析，评估散热器的设计效果。
例如，可以模拟电脑主板上各个元件的功耗和散热器的导热情况，预测各个元件的温度分布。
基于仿真结果，可以优化散热器的设计方案，提高散热效果，确保电子产品的正常运行。
案例四：建筑结构分析在建筑设计中，结构分析是必不可少的一环。
通过ANSYS的力学分析模块，可以对建筑结构进行静力和动力的仿真分析。
例如，可以对高层建筑的地震响应进行模拟，预测结构在地震作用下的变形和应力分布情况。
这些仿真结果可以帮助建筑师调整和改进建筑结构的设计，确保建筑的抗震性能和安全性。
结论ANSYS是一款功能强大的工程仿真软件，广泛应用于航空航天、汽车、能源、电子、建筑等行业。
基于ANSYS的特殊螺纹接头结构设计与分析
基于ANSYS的特殊螺纹接头结构设计与分析周晓君;魏波【摘要】Aiming at the leakage problem of the API thread joint, the sealing mechanism about the thread joint was analyzed, the relationship between the sealing ability of the thread joint and the force/temperature loads was established. A premium connection (PC) with new sealing structure was brought forward which was equipped with double - shoulder/three-taper. ANSYS was introduced to analyze the PC structure, the relationship of different forces and temperature loads with the deformation was studied, and the PC connect stress curves,teeth top and root stress curves,and anti-leakage ability with temperature loads changing curves were obtained. The results show that the PC force distribution is "W" type,and the values change from 150 Mpa to 350 Mpa,do not exceed the material strength limits, the overall force is more fluent in PC. The relative values of the PC contact stress change from -25 to 0, which meets the proposed requirements in the anti-leakage mechanism.%针对API螺纹接头泄漏等问题,进行了螺纹接头密封机理的研究.建立了螺纹接头密封性能与受力情况、温度载荷变化情况之间的关系；提出了一种双台肩、三锥度的新型特殊螺纹接头的密封形式,利用ANSYS软件对新型特殊螺纹接头分别在两种受力工况和不同温度载荷下进行了分析,得出了特殊螺纹接头各扣牙的接触应力变化曲线、各扣牙齿顶齿根受力变化情况曲线及其抗泄漏能力随温度载荷变化情况曲线.研究结果表明:基于ANSYS 的新型特殊螺纹接头受力分布呈“W”型,其值变化范围为150 MPa～350 MPa,未超过材料强度极限,整体受力较为均匀；并且螺纹接头的接触应力变化相对值范围为-25 ～0,符合防泄漏机理要求.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2012(029)009【总页数】5页(P1002-1006)【关键词】特殊螺纹接头;ANSYS;密封泄漏机理;结构设计;有限元分析【作者】周晓君;魏波【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072【正文语种】中文【中图分类】TH131.3;TH120 引言油田固井时，套管柱被悬挂在几千米深度的油井中，每个接头都必须承受下面悬挂的套管柱的质量［1］。
飞机机翼结构强度优化设计
飞机机翼结构强度优化设计在现代民航业飞速发展的背景下，飞机的性能和安全一直是制造商和航空公司关注的重点。
飞机机翼作为飞机的重要组成部分，其结构的强度优化设计尤为重要。
本文将探讨飞机机翼结构强度优化设计的相关内容。
首先，飞机机翼的结构强度指的是机翼在各种载荷作用下的受力情况以及其对外部环境的抵抗能力。
飞机在飞行过程中面临的载荷有静载荷和动载荷两种。
静载荷主要包括重力、气动力和附加负荷，而动载荷则包括颠簸和振动等飞机运动带来的载荷。
机翼要承受这些载荷并保持结构的完整性和稳定性，因此需要进行结构强度优化设计。
在进行机翼结构强度优化设计时，需要考虑以下几个方面。
首先是材料的选择。
飞机机翼常采用的材料有复合材料和金属材料两种。
复合材料具有轻质高强度的特点，能够满足结构强度的要求，并且具有良好的耐腐蚀性能。
而金属材料则具有成熟的加工工艺和较低的成本，但相对于复合材料来说，其重量较大。
因此，在结构强度优化设计中，需要根据具体的飞机要求和经济性考虑，选择最合适的材料。
其次，对机翼结构进行合理的布局设计也是优化设计的关键。
机翼的布局设计既要满足飞机的气动要求，又要保证结构的强度和刚度。
一般来说，机翼的布局设计会考虑到机翼的翼展、展弦比、平面形状等因素。
通过合理地调整这些参数，可以达到降低机翼结构强度的目的。
此外，飞机机翼的结构还需要考虑到疲劳寿命的问题。
疲劳是导致结构破坏的主要原因之一，特别是对于飞机这样需要长时间飞行的设备来说，疲劳寿命的考虑尤为重要。
为了延长机翼的疲劳寿命，可以采用一些方法，如增加结构的刚度、采用合适的材料、加强连接点等。
通过这些措施，可以有效地提高机翼结构的强度和寿命。
最后，飞机机翼的结构强度优化设计还需要考虑到制造和维修的问题。
飞机的制造和维修过程中，可能会对机翼结构产生一定程度的损坏，因此需要在设计阶段就考虑到这些问题。
对于复杂的机翼结构，可以采用模块化设计的方式，将机翼分为若干个独立的模块，在制造和维修过程中更加灵活和方便。
飞机机翼结构强度分析与优化设计
飞机机翼结构强度分析与优化设计飞机机翼是整个飞机结构中最重要的部分之一，其承载着飞行中所受到的各种力和振动。
机翼的结构强度分析与优化设计是确保飞机空中安全飞行的关键环节之一。
首先，我们来讨论机翼结构的强度分析。
机翼的设计要求必须满足飞行过程中的各种负载条件，如升力、阻力、重力、操纵力等。
这些负载条件会给机翼结构造成较大的应力和变形，因此在设计中必须充分考虑这些因素。
强度分析的目的是通过建立合适的数学模型，计算出机翼结构在各个工况下的应力和变形情况，以确保机翼在各种情况下都能满足强度要求。
针对机翼结构的强度分析，通常采用有限元方法进行数值模拟。
有限元方法将机翼划分为一系列小的单元，通过数值计算来预测机翼结构在各种工况下的应力和变形。
通过这种方法可以快速而准确地评估机翼的结构强度，并对不合格的部分进行修改和优化。
在强度分析的基础上，我们可以进行机翼结构的优化设计。
目前，为了提高飞机的性能和降低燃油消耗，很多工程师都在探索更轻、更强的机翼结构设计。
优化设计的目标是在满足强度要求的前提下，尽可能减小机翼的重量。
为了实现这一目标，我们可以借助先进的优化算法和计算机辅助设计工具。
一个常见的优化策略是采用复合材料来替代传统的铝合金结构。
复合材料由两种或多种不同性质的材料按一定比例组合而成，具有高强度、轻质和抗腐蚀等优点。
通过合理选择复合材料的种类和分布方式，可以在保证机翼结构强度的同时，显著降低机翼的重量。
除了材料选择，机翼结构的几何形状也可以通过优化来进行设计。
传统的机翼结构多为直翼或者后掠翼，这种形状在某些情况下可能会导致结构应力集中或者不稳定。
因此，我们可以通过改变机翼的几何形状，如机翼的弯曲程度、长度和展弦比等来达到优化设计的目的。
这样的优化设计可以减小机翼的应力集中程度，提高机翼的承载能力和稳定性。
总而言之，飞机机翼结构的强度分析与优化设计是飞机设计中不可或缺的一环。
通过强度分析可以预测机翼结构在各种工况下的应力和变形情况，评估其结构的可靠性。
基于ANSYS的大型高压隔膜泵液力端弯管的强度分析与校核
基于ANSYS的大型高压隔膜泵液力端弯管的强度分析与校核摘要：弯管是大型高压隔膜泵液力端的关键部件之一，在液力端分别与进料阀和隔膜室相连接。
在弯管的设计过程中，应充分考虑弯管所受螺栓力以及内腔流体压力等因素，对其进行应力分析并对分析结果进行评定，以确保隔膜泵液力端在使用现场的安全性和连续运转率。
本文以煤化工用大型高压隔膜泵液力端弯管为例，采用有限元分析软件ANSYS对其进行应力分析，根据ASMEⅧ-2对分析结果进行校核，分析结论对弯管及同类承压部件的设计与研发具有一定的理论指导意义。
关键词:大型高压隔膜泵弯管结构改进ANSYS大型高压隔膜泵作为固-液两相介质输送的关键设备，在冶金、石油化工和长距离管道输送等领域得到了日益广泛的应用[1]。
大型高压隔膜泵液力端主要由隔膜室、腔体、油缸和弯管等关键部件所组成。
其中，弯管由于受到内腔压力和装配螺栓力的双重作用，使其在弯管局部位置处产生应力集中。
因此，在液力端弯管的设计过程中应对其进行应力分析与强度校核，以确保其能够满足设计要求以保证其在用户现场安全、稳定的运行。
该文采用大型有限元分析软件ANSYS 对大型高压隔膜泵液力端弯管进行应力分析，参考ASMEⅧ-2对应力分析结果分类并进行强度校核，以此为基础对弯管的结构进行改进，以达到优化结构和降本增效的目的，其分析结论对高压隔膜泵液力端弯管及类似承压容器的设计与改造具有一定的理论指导意义。
1 大型高压隔膜泵弯管强度分析1.1 弯管的几何模型与边界条件采用三维几何建模软件SolidWorks绘制得到大型高压隔膜泵液力端弯管的三维几何模型如图1所示，弯管所用材质为ZG20Mn，其机械性能为σb=510MPa，σs=295MPa。
使用有限元分析软件ANSYS 对弯管进行强度分析，进而对其结构强度进行优化改进。
采用专用前处理软件对大型高压隔膜泵液力端弯管三维几何模型进行前处理，由于该模型为对称结构，为了降低计算规模、提高求解效率，在前处理过程中仅对1/2几何模型进行分析[2]。
基于ansys的auv壳体强度分析
此载荷及约束条件下的应力结果。注意： 在进行强度分析时，要勾选ＣａＩｃｕｌａｔｅ Ｄｒｅｓｆｒｅｓｓ ｅ＿ｆｆｅｃｆｓ选项。
第三。执行求解计算：在施加了载荷 并设置了相关的分析选项之后，即可调用 求解程序开始求解。
３后处理 后处理对计算的结果数据进行可视 化处理和相关的分析。利用有限元软件 ＡＮＳＹＳ对得到的优化设计结果进行强度 校核．得到的强度分析结果如图２所示。
关键词：ＡＮｓＹｓ；Ａｕｖ壳体；强度分析
随着ＬＮＧ液货船型的开发和广泛应 用，为保证ＬＮＧ船船体结构的安全性， 需要在设计阶段确定其可能承受的各种载 荷。并确保船舶在相应工况下的结构强度。 因此有必要对ＬＮＧ船在各个工况下的舱 段结构应力和变形情况进行研究。
一、ＡＮＳＹＳ结构有限元分析流程 一个完整的ＡＮＳＹＳ结构分析过程包 括下面一些基本操作步骤和环节： １前处理 前处理是整个分析过程的开始阶段， 其目的在于建立一个符合实际情况的结构 有限单元分析模型。一般分为以下环节： 分析环境设置、定义单元以及材料类型、 建立几何模型、进行网格的划分和定义边 界及约束条件。 ２施加载荷、设置求解参数并求解 旋加载荷、设置求解参数并求解步骤 的目的在于为分析定义载荷。指定分析类 型以及各种求解控制参数，一般分为以下 环节：定义载荷信息、指定分析类型和分 析选项、执行求解计算。 ３后处理 后处理步骤对计算的结果数据进 行可视化处理和相关的分析，可以利用 ＡＮＳＹＳ的通用后处理器ＰＯＳＴ １和时间 历程后处理器ＰＯＳＴ ２６完成。一般包括 如下环节：进入后处理器并读入计算结果、 进行后处理操作、输出后处理操作的结果。 二、ＡＮＳＹＳ结构分析案例 文章针对一艘６４００ｍ３ＬＮＧ船，对 其各个工况下的舱段结构强度进行分析。 其主要参数为：总长１１８．１２ｍ。垂线间长 １１２ｍ，型宽１７．８ｍ，型深１０．３ｍ。肋骨 间距７００ｍｍ，设计吃水５．７ｍ。方形系数 Ｏ．７３４４，航区为东南亚、日本、韩国和国 内沿海。由于ＬＮＧ船船舯货舱区承受着 较大的弯矩载荷，故强度评估主要分析中
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４刘箱，王心丰．基于ＡＮＳＹＳ的挠性叠片联轴器的轴向不对中分析［Ｊ］．机械 研究与应用，２００３，１６（３）：３驴４０
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Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＡＮＳＹＳ；Ｂｏｌｔ ｈｏｌｅ；Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ；Ｓｔｒｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｃｏｎｔａｃｔ ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｗｉｎｇ ｊｏｉｎｔ；０ｐ－
ｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ
中图分类号：ＴＨｌ２２，０２４２．２１ 文献标识码：Ａ 机翼接头是连接机身与机翼的部件，通过一系列螺栓连接把 从飞机的安全角度来讲，机翼接头的强度校核就显得尤其重要。
极限［以］＝１６（ｋ加唧２）。
元法可以比较准确地确定柴油发电机组联轴器叠片数量。通过对 江西省南昌市某知名电机企业５００ＫＷ等容量的无刷三相同步 发电机联轴器的设计可知，用本文的方法求出的联轴器叠片数 量，和国外著名的电机制造公司（美国的斯坦福Ｓｔａｍｆｏｒｄ、法国的利
３结束语
图６叠片最大弹性变形查询图
关键词：ＡＮＳＹＳ；螺栓孔；有限元；应力分析；接触分析；机翼接头；优化设计 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｔｈｅ ｗｉｎｇｊｏｉｎｔ ｉｓ ｍａｄｅ ｂａｓｅｄ Ｏｎ ＡＮＳＹＳ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｌｔ ｈｏｌｅｓ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｌａｗ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｇ ｊｏｉｎｔ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｔｈｅ ｗｉｎｇｊｏｉｎｔ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ａ ｎｄ ｔｈｅ ｗｉｎｇｊｏｉｎｔ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕ－ ｔｉｏｎ ｌａｗ，ｍ４１ｋｅｓ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｌｔ ｈｏｌｅｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｓｏ ｔｈｅ ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ
ＷＡＮＧ Ｚｅｎｇ—ｓｈａｎ，ＹＵ Ｗｅｉ－ｊｉａｎ，ＷＡＮＧ Ｋａｉ－ｆｕ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１６，Ｃｈｉｎａ）
【摘 要】利用ＡＮＳＹＳ软件对机翼接头进行强度分析，并对螺栓孔的应力集中问题进行研究。通过 在不同工况下对接头的有限元分析，得出了接头的应力分布规律，然后根据分布规律改进了接头模型，有 效地降低了螺栓孔的应力集中，为结构优化设计提供了一种辅助设计方法。
第７期
机械设计与制造
２００９年７月
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
４７
文章编号：ｌＯＯｌ一３９９７（２００９）０７—００４７－０２
基于ＡＮＳＹＳ的机翼接头强度分析及优化设计
王增山虞伟建王开福 （南京航空航天大学航空宇航学院，南京２１００１６）
Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｗｉｎｇ ｊｏｉｎｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＹＳ
金属叠片联轴器由于能够较好地补偿柴油机曲轴与电机转
莱森玛Ｌｅｒｏｙｓｏｍｅｒ）同类产品的联轴器叠片设计数量是相等的。
参考文献
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其它地方用自由网格划分。用ＳＯＬＩＤ９５和ＳＯＬＩＤ９２号实体单元
图４ Ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ云图
建立模型，共１０６４５７个实体单元。接头和蒙皮模拟件用硬铝合金
为了更好地研究螺栓孔的应力集中问题，选取两条路径分析
材料，弹性模量是７０ＧＰａ，强度极限是５６０ＭＰａ，螺栓用合金钢材 受力，路径一是靠前端两螺栓孔间的横截面直线，路径二是沿模
（２）从工况四、五可得，在过盈量不大时，应力集中增加不大， 但随着过盈量的增加，应力集中增加很快，因为在螺栓与接头的 弹性模量比值为３：ｌ时，相对干涉量只需达到０．６２％（即过盈量 为０．０４９６ｍｍ），接头的底板就会局部屈服…】。
（３）工况六中，把接头的材料改成弹性模量很大的合金钢，它 的Ｍｉｓｅｓ应力达到了１１４６兆帕，应力集中很大，超过铝合金的强 度极限，不宜采取此工况。
２仿真结果与分析
有限元模型建立后，在求解器中进行各个工况下的计算仿 真，然后通过ＡＮＳＹＳ的后处理器模块可以提取模型的计算值，也 可以用云图显示模型的应力图和位移图等。接头主要受拉压力作 用，可以通过ＡＮＳＹＳ后处理器（ＰＯＳＴｌ）中的第一主应力、第三主 应力和Ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ应力来判断它是否满足的强度要求。其中第一 主应力的情况最主要，因为第一主应力反应地是拉应力情况，拉 应力会加剧裂纹的扩展，对接头的安全使用影响很大。 ２．１工况一的结果分析
从第一主应力云图来看，接头的前端表面主要受压，后端表 面主要受拉；从Ｙｏｎ Ｍｉ辩ｓ云图来看，接头两端的螺栓孔周围应 力集中比较大，中间部分的螺栓孔周围应力水平较低，说明接头 的两端连接螺栓上分配的倚载最大，中间部分的螺栓上分配的荷 载最小，这符合接头的的各个连接螺栓的荷载分配规律四。最大 Ｙｏｎ Ｍｉｓｅｓ等效应力是４９１．６６ＭＰａ，小于材料的屈服强度。工况二 的第一主应力和Ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ应力云图，如图３、图４所示。
（４）在工况七中，应力增加不大，但是位移有所增大，从减重 的角度来说，可以适当地减小端部的厚度。
（５）工况八中，随着螺栓孔半径的增大，螺栓孔的应力集中有 所降低，从缓解应力集中角度讲，可以适当的增大螺栓孔的半径。 ２．３模型的改进
通过对以上各个工况的分析，为了减小螺栓孔的应力集中， 在实验模型的基础上把接头端部减少１０ｒａｍ，螺栓孔的半径增大 ｌｍｍ，由于接头前后端的螺栓传力大，所以两端各增加２个螺栓， 接头的前端两排和后端两排螺栓用０．０９ｍｍ的间隙配合，中间部 分的螺栓用过盈量为零的过盈配合。经计算，接头的最大Ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ应力为３１９．８３ＭＰａ，比原来的４９１．６６ＭＰａ降低了３４．９５％， 改进后接头的Ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ应力云图，如图８所示。
★来稿日期：２００８－－０９—０３
较小，所以只在水平拉力下对接头进行深入研究。
５００ＫＷ同步发电机联轴器叠片的最大弹性变形是０．０００６７９３７ 米，即０．６８ｒａｍ。而设计要求是要接近但不能大于Ｏ．１５ｍｍ，所以， 按照几块叠片迭加，其受应力、应变量呈线弹性变化规律，必须要 ０．６８：－０．１５—５块叠片迭加使用，才能保证叠片在ｘ、ｙ、ｚ三个方向
（１）按光弹性试验的实际模型尺寸和材料计算，接触地方全 部设置接触对约束，螺栓施加１００００Ｎ的预紧力；
（２）不施加螺栓预紧力，其它同工况一； （３）给螺栓施加１５０００Ｎ的预紧力，其它同工况一； （４）螺栓和螺栓孔过盈装配，过盈量为Ｏ．０２ｍｍ，其它同工况一； （５）过盈量为０．０４ｒａｍ，其它同工况一； （６）把接头材料改为合金钢，其余同工况一； （７）固支端部的厚度减小１０ｒａｍ，其余同工况一； （８）在工况一的基础上，把螺栓和螺栓孔的半径增大ｌｍｍ。
１有限元模型的建立
机翼接头是由底板、横肋、纵肋、侧肋、固支端等部分组成，如 图ｌ所示。用薄板模拟飞机机翼的蒙皮和长桁，接头和机翼是由 一组高强度螺栓联接的。计算模型，如图２所示。用上、下两个同 样规格的接头夹住蒙皮和长桁模拟件，即接头采用对称布置，并 用一组螺栓把三者连接在一起，为了避免在施加拉力过程中由于 偏心荷载产生附加弯矩和附加应力，在上、下接头的固支端面施 加固定约束条件，在模拟件的最外端施加４００ＫＮ的水平拉力。
效应力的最大值分别，如表１所示。
表１各种工况下接头的结果列表
从表中看以看出：
轴回转中心线不对中误差，而且寿命长、加工安装工艺性好，因此 它成为了柴油发电机组目前最常用的联轴器。设计这种联轴器的 难度在于求解它的叠片最佳的弹性变形值及所受的相应最大内 应力，从而确定厚度及材质已知的叠片的数量。实践证明，用有限
上的综合变形接近但不大于０．１５ｒａｍ。当然还要查询叠片受到的 最大内应力，比较它是否不大于不锈钢ＯＣｒｌ８Ｎｉ １０Ｔｉ的许用屈服
图５路径一和二的位置示意图
９９．４９５ ９２２２３ ８４９５５
７７．６８７
７０４１９
Ｓｌ ６３１５ｌ
５５卫８３ ４１１五１５ ４１．３４７
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３４．０７９
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图６路径一的应力曲线
（１）随着螺栓预紧力的增大，接头的Ｍｉｓｅｓ应力有所降低，根 据预紧力的选择准则，选择１ ００００Ｎ的螺栓预紧力。
图１机翼接头实体结构
图３第一主应力云图
图２机翼接头有限元计算模型
螺栓孔的应力集中和底板的强度是研究重点。为了研究孔边
应力集中，在有限元模型中，采用接触单元ｔａｒｇｅｉ７０和ｃｏｎｔａｌ７４
设置接触对约束模拟螺栓与螺栓孔的相互作用，为了提高接触的
模拟精度，螺栓孔周围采用映射网格划分，格网划分要细；接头的
料，弹性模量是２１０ＧＰａ，强度极限是１７００ＭＰａ。分别对八种不同 型左下方螺栓孔顺时针方向的封闭圆环，路径如图５所示。画出
工况进行了计算和分析：沿路径上的第一主应力分布曲线，如图６、７所示。