有限元分析用的材料属性表
一种重卡车架轻量化结构设计及有限元分析
作者简介：严国祥（1982-），男，山西运城人，本科，工程师，主要从事商用物流车、专用汽车的轻量化结构设计工作。
收稿日期：2021-10-18一种重卡车架轻量化结构设计及有限元分析严国祥，薛士博，王雪飞，蒋岩（辽宁忠旺集团有限公司，辽阳111003）摘要：介绍一种基于有限元分析的钢铝混合重卡车架的结构设计：车架材料主要是500L 大梁钢及6×××系铝合金挤压型材，由左右两支钢制纵梁、若干铝合金横梁组成主要受力框架。
纵梁采用原主机厂设计结构样式，横梁断面设计成抗弯刚度和连接性较好的工字型，各零部件之间通过铆钉或高强螺栓连接。
设计过程中通过有限元分析模拟了满载状态下的侧向工况和对扭工况，并重点分析了平衡悬架连接处的结构强度。
经过反复分析、结构优化，车架各处应力均低于材料屈服强度，抗弯和抗扭刚度与原钢车架相当。
对比结果表明，相比同类钢制车架，铝合金车架可减重40%。
关键词：铝合金；卡车；车架；有限元分析；轻量化中图分类号：TG146.21文献标识码：A文章编号：1005-4898（2022）01-0046-04doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2022.01.100前言随着我国经济的快速发展，电商、快递业呈爆发式增长，货物运输量剧增，导致商用物流车需求加大，物流运输行业竞争加剧。
为控制成本，增加货运量，各物流企业对车辆的性能、油耗、载质量利用率要求越来越高，而解决上述问题的最佳方案莫过于减重。
轻量化设计对传统燃油汽车而言可显著降低油耗；对新能源汽车则可增加续航能力；对于商用物流车最明显的优势是多拉货物，空载时降低油耗，从而在相同运费情况下增加收益，显著提升竞争力。
车架材料主要是500L 大梁钢及6×××系铝合金挤压型材，是负责承载整车上部载荷的核心部件[1-2]。
因此，在车架轻量化设计时就要充分考虑其强度。
目前钢制车架的纵梁、横梁普遍采用高强钢板折弯成型，再铆接而成。
hyperworks有限元仿真-第9章_材料与属性信息
IX材料与属性信息本章包含“Practical Finiite Elemen t Analysis”一书中的材料。
同时Sascha Beuermann修订并添加附加材料。
9.1 胡克定律与两个常数这里有个常识，就是对于不同的材料，施加相同的力（也就是相同的应力）会得到不同的应变。
对多种材料进行一个简单的拉伸试验，在小位移情况下，应力（单位面积上的力）与应变（单位长度上的伸缩率）之间会存在线性相关性。
s = F/Ae = DL/Ls ~ e a s = Ee其中，常数E与材料相关。
此方程即为胡克定律(Robert Hooke, 1635-1703)，是线弹性特性的材料方程。
E为弹性模量或杨氏模量，在线弹性范围内是正应力－应变曲线的斜率，定义为正应力/正应变，单位为：N/mm2。
可以在拉伸试验中看到另一个现象，即不仅在沿力的方向有会长，而且侧向会出现收缩。
μ的物理解释引用了尺寸为1x1x1mm的立方体，泊松比0.30的意味着，如果立方体伸长了1mm，侧向将收缩0.3mm。
金属的泊松比在0.25到0.35之间，泊松比的最大可能值为0.5（橡胶）。
还有一个材料参数G——刚性模量，代表在线弹性范围内剪切应力－应变曲线的斜率。
定义为剪切应力/剪切应变。
单位为e.g. N/mm2。
E，G和μ的相互关系见如下方程：E = 2 G (1+ u)线性静态计算仅需要两个独立的材料常数（比如E和μ）。
其他的分析需要附加的数据，比如重力、离心载荷、动态分析（材料密度r = m/V，单位体积上的质量，比如g/cm3）以及温度感应应力或应变（热膨胀系数a = e/DT = Dl/lDT，单位温度单位长度的膨胀或收缩，比如1/K）。
对于钢材，r = 7.89 •10-9 t/mm3 且a = 1.2 •10-5 1/K, 对铝, r = 2.7 •10-9 t/mm3 且a = 2.4 •10-5 1/K。
9.2 广义胡克定律方程及其36个常量胡克定律以σ = E * ε而熟知（见章节3.1）。
(完整版)有限元分析用的材料属性表
Cr4Mo4V# CrWMn 20CrMnMo 40CrMnMo 20CrMnTi 30CrMnTi 20CrMnSi 40CrMnSiMoV 5Cr21Mn9Ni2N 5Cr21Mn9Ni12N 20CrNiMo 20CrNi2MoA 2Cr12NiMoWV 28CrNiMoV# 30Cr2Ni4MoV# 40CrNiMo 40CrNiMoA 45CrNiMoV 45CrNiMoVA 10Cr2Mo1# 10Cr9Mo1VNb# 10CrMo910# 12Cr1MoV 12Cr1MoVTiB# 12Cr3MoVSiTiB# 12CrNi3 12Cr2Ni4 12Cr2Ni4H 12Cr2Ni4HA 12Cr18Ni9# 12Cr11MoV# 12Cr12Mo#
9Cr2Mo#
Cr12MoV
1.08E+11 2.10E+11 2.23E+11 2.10E+11 2.10E+11 2.10E+11 2.11E+11 2.11E+11 2.15E+11 2.06E+11 2.06E+11 2.06E+11 2.06E+11 2.06E+11 2.00E+11 2.07E+11 2.06E+11 2.11E+11 2.06E+11 2.06E+11 2.12E+11 2.10E+11 2.10E+11 2.11E+11 2.11E+11 2.20E+11 2.11E+11 2.13E+11 2.12E+11 2.25E+11 2.36E+11 2.18E+11
去毛刺机刀片的有限元分析
去毛刺机刀片的有限元分析王会刚（唐山学院河北省智能装备数字化设计及过程仿真重点实验室，河北唐山063000）0引言去毛刺机是板坯连铸工艺中的重要组成部分，提高去毛刺效率是保障铸坯合格率和板卷质量的必要手段之一[1]，去毛刺刀片更是保证去毛刺质量和效率的关键所在[2]。
本文主要利用数值模拟方法，对去毛刺刀片与板坯接触面积、刀具角度、刀片材料等进行全面分析，分析结果对降低刀片损耗、提高刀片寿命有重要的指导作用。
1去毛刺机及其刀片常见的去毛刺机有刮刀移动式去毛刺机，铸坯移动式去毛刺机和离心锤刀式去毛刺机[3]。
本文的分析基于离心锤刀式去毛刺机，如图1所示。
离心锤刀式去毛刺机工作时，电动机通过万向联轴器带动去毛刺机的辊轴高速旋转，锤刀刀片在离心力的作用下高速转动并与轴线垂直，板坯进入遮住光栅，旋转的锤刀上升与板坯接触，此时板坯切口处的毛刺就在高速旋转的锤刀刀片打击下被切除。
该种去毛刺机常用的刀具旋转时速度可达到900r/min [4]，刀具上各质点都具有很大的向心加速度，因此刀具受到较大离心惯性力的作用。
将锤刀刀片的尾部简化为方形，并不会造成较大的误差。
在刀具离心惯性力计算中，首先假设刀具的质量是均匀的，且刀具下端的外圆和内孔的圆心是重合的，把刀具的整个质量向质心简化。
根据质心求解公式和对称性，得：y =0；z =S y ∑2i =1A i=A 1z 1+A 2z 2A 1+A 2=A 1z 1+Sy 2A 1+A 2；A 1=60×110=6600mm 2；A 2=π×302÷2=1413.7mm 2；d A 2=y d z ；Sy 2=A ∫z d A 2=-2-300∫z （900-z 2）0.5d z =-18000mm 2；z =(40×60×80-18000)/(68×80+1413.7)=28.00mm 。
式中：S ji 为i 部分对j 轴的静距；A i 为i 部分的面积；y i i 部分形心的y 坐标；z i 为i 部分形心的z 坐标；y 为质心y 坐标；z 为质心z 坐标。
有限元分析
彭彭(沈阳化工大学机械工程学院，辽宁沈阳110142)1 研究的目的和意义2 建立桥梁检测车检测臂模型本次设计是对桥梁检测车检测臂进行静力和动力分析。
在分析过程中用到的所有数据及参数均参考有关规范。
钢桁架（steel truss ）用钢材制造的桁架工业与民用建筑的屋盖结构吊车梁、桥梁和水工闸门等，常用钢桁架作为主要承重构件。
各式塔架，如桅杆塔、电视塔和输电线路塔等，常用三面、四面或多面平面桁架组成的空间钢桁架。
本文中采用四面桁架[4]。
检测臂为平行弦杆结构全长10米，上弦杆和下弦杆长度均为1米，截面均为直径10cm圆截面，如图2-1、2-2。
图2-1桥梁检测车工作臂结构示意图本文研究的是整个工作臂结构中的水平部分，这部分是带有伸缩功能的臂架结构，是工作臂中主要的承重部分。
图2-2检测臂平面图图2-3 检测臂立体图2.2单元介绍2.2.1 BEAM188单元描述BEAM188 —三维线性有限应变梁单元单元描述：BEAM188单元适合于分析从细长到中等粗短的梁结构。
该单元基于铁木辛哥梁结构理论，并考虑了剪切变形的影响[5]。
BEAM188是三维线性2节点梁单元，每个节点有六或七个自由度，自由度个数取决于KEYOPT（1）的值。
当KEYOPT（1）＝0（缺省）时，每个节点有六个自由度：节点坐标系的x、y、z 方向的平动和绕x、y、z轴的转动。
当KEYOPT（1）＝1时，每个节点有七个自由度，这时引入了第七个自由度（横截面的翘曲）。
本单元非常适合于线性、大角度转动和/或非线性大应变问题。
当NLGEOM打开（ON）时，BEAM188缺省考虑应力刚化效应。
应力刚化选项使本单元能分析弯曲、横向及扭转稳定性问题。
下面是BEAM188单元的示意图图2-4 BEAM188单元的示意图2.2.2 输入数据BEAM188 输入数据该单元的几何形状、节点位置、坐标体系如图“BEAM Geometry”所示，BEAM188由整体坐标系的节点i和j定义。
传热问题有限元分析
【问题描述】本例对覆铜板模型进行稳态传热以及热应力分析，图I所示的是铜带以及基板的俯视图，铜带和基板之间由很薄的胶层连接，可以认为二者之间为刚性连接，这样的模型不包含胶层，只有长10mm的铜带（横截面2mm×0.1mm）和同样长10mm的基板（横截面2mm×0.2mm）。
材料性能参数如表1所示，有限元分析模型为实体——实体单元，单元大小0.05mm，边界条件为基板下表面温度为100℃，铜带上表面温度为20℃，通过二者进行传热。
图I 铜带与基板的俯视图表1 材料性能参数名称弹性模量泊松比各向同性导热系数基板 3.5GPa 0.4 300W/(m·℃)铜带110GPa 0.34 401W/(m·℃)【要求】在ANSYS Workbench软件平台上，对该铜板及基板模型进行传热分析以及热应力分析。
1.分析系统选择（1）运行ANSYS Workbench，进入工作界面，首先设置模型单位。
在菜单栏中找到Units下拉菜单，依次选择Units>Metric（kg,m,s,℃，A，N,V）命令。
（2）在左侧工具箱【Toolbox】下方“分析系统”【Analysis Systems】中双击“稳态热分析”【Steady-State Thermal】系统，此时在右侧的“项目流程”【Project Schematic】中会出现该分析系统共7个单元格。
相关界面如图1所示。
图1 Workbench中设置稳态热分析系统（3）拖动左侧工具箱中“分析系统”【Analysis Systems】中的“静力分析”【Static Structural】系统进到稳态热分析系统的【Solution】单元格中，为之后热应力分析做准备。
完成后的相关界面如图2所示。
图2 热应力分析流程图2.输入材料属性（1）在右侧窗口的分析系统A中双击工程材料【Engineering Data】单元格，进入工程数据窗口。
第1章UGNX有限元分析入门–基础实例
选择材料
单击【创建】
第44页，共64页。
单击【确定】
4)定义网格属性
单击工具栏中的【网格收集器（俗称为：网格属性定义）】图标，弹出【网格捕集器】对话框
选择物理属性
单击【确定】
第45页，共64页。
5)划分网格
单击工具栏中的【3D四面体网格】图标，弹出【3D四面体网格】对话框
设置相关参数
网格划分后示意图
o 双击【后处理导航器】下【应力-单元节点的】的【最大主应力】子节点：
【最大主应力】位移 云图；【Minimum】 及【Maximum】值
第23页，共64页。
3）新建注释
o 在工具栏上单击【新建注释】图标，弹出【注释】对话框：
显示任意一个单元上节 点的应力值大小
第24页，共64页。
4）后处理视图
输入名称及 参数
单击【新建材料】
第10页，共64页。
单击【确定】
2)创建物理属性
单击工具栏中的【物理属性】图标，弹出【物理属性表管理器】对话框
选择材料
单击【创建】
第11页，共64页。
单击【确定】
3)网格属性定义
单击工具栏中的【网格收集器（俗称为：网格属性定义）】图标，弹出【网格捕集器】对话框
第49页，共64页。
有限元分析用的材料属性表zy
可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁
灰铸铁 灰铸铁 灰铸铁 灰铸铁 灰铸铁 灰铸铁
材料名称 Ductile Iron (SN) KTH300-06 (GB) KTH350-10 (GB) KTZ450-06 (GB) KTZ550-04 (GB) KTZ650-02 (GB) KTZ700-02 (GB) KTB350-04 (GB) KTB380-12 (GB) KTB400-05 (GB) KTB450-07 (GB) Gray Cast Iron (SN) HT100 (GB) HT150 (GB) HT200 (GB) HT250 (GB) HT300 (GB) HT350 (GB)
常用工程材料属性（ 弹性模量(N/m^2) 1.20E+11 1.90E+11 1.90E+11 1.90E+11 1.90E+11 1.90E+11 1.90E+11 1.20E+11 1.20E+11 1.20E+11 1.20E+11 6.62E+10 1.08E+11 1.16E+11 1.48E+11 1.38E+11 1.43E+11 1.45E+11
碳素工具钢 碳素工具钢 碳素工具钢 碳素工具钢 碳素工具钢 碳素工具钢 碳素工具钢 铸钢 铸钢 铸钢 合金结构钢 合金结构钢 合金结构钢 合金结构钢
35Mn 45Mn 60Mn 65Mn 70Mn T2 T3 T7 T8 T8Mn T9 T10 ZG230-450 (GB) ZG20SiMn (GB) ZG40Cr (GB) Q295 Q345 Q390 Q420
(完整word版)有限元分析大作业报告要点
有限元分析大作业报告试题1：一、问题描述及数学建模图示无限长刚性地基上的三角形大坝，受齐顶的水压力作用，试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析，并对以下几种计算方案进行比较：（1）分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算；（2）分别采用不同数量的三节点常应变单元计算；（3）当选常应变三角单元时，分别采用不同划分方案计算。
该问题属于平面应变问题，大坝所受的载荷为面载荷，分布情况及方向如图所示。
二、采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算1、有限元建模（1）设置计算类型：两者因几何条件和载荷条件均满足平面应变问题，故均取Preferences 为Structural（2）选择单元类型：三节点常应变单元选择的类型是Solid Quad 4 node182；六节点三角形单元选择的类型是Solid Quad 8 node183。
因研究的问题为平面应变问题，故对Element behavior（K3）设置为plane strain。
（3）定义材料参数：弹性模量E=2.1e11，泊松比σ=0.3（4）建几何模型：生成特征点；生成坝体截面（5）网格化分：划分网格时，拾取lineAB和lineBC，设定input NDIV 为15；拾取lineAC，设定input NDIV 为20，选择网格划分方式为Tri+Mapped，最后得到600个单元。
（6)模型施加约束：约束采用的是对底面BC 全约束。
大坝所受载荷形式为Pressure ，作用在AB 面上，分析时施加在L AB 上，方向水平向右，载荷大小沿L AB 由小到大均匀分布。
以B 为坐标原点，BA 方向为纵轴y ，则沿着y 方向的受力大小可表示为：}{*980098000)10(Y y g gh P -=-==ρρ2、 计算结果及结果分析 （1） 三节点常应变单元三节点常应变单元的位移分布图三节点常应变单元的应力分布图（2）六节点三角形单元六节点三角形单元的变形分布图六节点三角形单元的应力分布图①最大位移都发生在A点，即大坝顶端，最大应力发生在B点附近，即坝底和水的交界处，且整体应力和位移变化分布趋势相似，符合实际情况；②结果显示三节点和六节点单元分析出来的最大应力值相差较大，原因可能是B点产生了虚假应力，造成了最大应力值的不准确性。
solidworks有限元分析 (2)
Solidworks有限元分析介绍Solidworks有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种用于模拟和分析物体结构行为的方法。
它可以帮助工程师们更好地了解产品的性能、强度和耐久性，从而优化设计并减少开发成本。
本文将介绍Solidworks有限元分析的基本概念、步骤和应用场景，并提供一些实际案例来说明其实际应用。
有限元分析的基本概念有限元分析是一种将复杂结构离散化为多个小元素（也称为有限元）的方法，然后对每个小元素进行计算并将其整合到整个结构中的解析技术。
它基于物体受力平衡原理和材料力学行为，利用数值方法求解一系列线性或非线性方程，从而得出结构的应力、变形和振动等特性。
在Solidworks中，用户可以通过插件或内置功能进行有限元分析。
用户需要先导入或创建结构的CAD模型，然后将其转换为有限元模型。
然后，用户可以定义加载条件、约束条件和材料属性等，进行分析并获取结果。
有限元分析的步骤有限元分析通常需要以下步骤：1.导入或创建CAD模型：用户可以通过Solidworks的CAD工具导入现有模型，或使用其设计功能创建新的模型。
2.网格划分：将结构离散化为多个小元素，通常是三角形或四边形的网格。
Solidworks可以自动进行网格划分，也可以手动调整网格密度。
3.定义边界条件：用户需要定义加载条件和约束条件。
加载条件可以是力、压力、温度等，约束条件可以是固定支撑、固定位移等。
4.定义材料属性：用户需要指定每个小元素的材料属性，如杨氏模量、泊松比等。
Solidworks提供了常见材料的数据库，用户可以选择合适的材料。
5.运行分析：用户可以定义分析类型和求解器选项，然后运行有限元分析。
Solidworks会根据用户的设置计算结构的应力、变形和振动等特性。
6.结果分析：分析完成后，用户可以通过Solidworks提供的结果查看工具，如色标图、图表和动画等来分析结果。
用户可以根据结果进行优化设计或验证设计的准确性。
弯管成型截面畸变的有限元分析
文章编号：2095-6835（2023）24-0006-05弯管成型截面畸变的有限元分析＊谌宏1，2（1.江苏科技大学苏州理工学院，江苏苏州215600；2.张家港江苏科技大学产业技术研究院，江苏苏州215600）摘要：针对弯管成型截面畸变的问题，基于ABAQUS有限元分析软件，建立了21-6-9高强度不锈钢管弯曲的有限元模型。
研究了相对弯曲半径、相对壁厚、弹性模量、屈服强度关于弯管成型截面畸变的显著性规律及经验公式。
研究结果表明，根据正交试验设计判断出，显著性强弱为相对弯曲半径＞相对壁厚＞屈服强度＞弹性模量；为降低弯管成型截面畸变率，可以选用相对弯曲半径较大的工艺组合；根据回归分析结果，得出成型参数关于弯管成型截面畸变率的经验公式，并校核验证了大概适用范围，该公式可以预测非大半径弯管成型截面畸变的情况，完善后可应用于实际生产。
关键词：管材弯曲；成型参数；截面畸变；有限元模拟中图分类号：TG386.3文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.24.002作为现代弹塑性加工工艺代表之一的管材加工工艺，其管材弯曲加工是其重要的组成部分，管材部件的轻量化、强韧化、高效、低耗等特点显著，被广泛应用于汽车制造、航空航天、输油管道等高新技术领域。
管材弯曲过程是一个非线性多重复杂的物理过程，在弯曲过程中容易出现成型截面畸变、起皱、壁厚减薄等各种质量缺陷，亦会发生回弹等多种问题。
因此，针对成型截面畸变问题开展几何非线性的模拟分析，了解其成型机理因素的显著性，判断最优弯曲方案，预测最大成型截面畸变，合理规避不合格的缺陷管材具有重大意义。
在管材弯曲成型系列研究中，国内外学者针对横截面变形现象开展了各种各样的研究。
王光祥等[1]通过实验的方法研究了弯曲中心角对截面畸变的影响，发现弯曲中心角是影响截面畸变的重要因素，椭圆率随弯曲中心角增大而增大，可以根据这个结论进行预测；JIANG等[2]主要研究了不同数控弯曲模组下的强度TA18管，其弯曲模、刮水模、夹紧模、压力模的合理选用可以提高截面质量；鄂大辛等[3]在平面应力和三向应力状态假设下，得出横截面短轴变化与壁厚的关系式；王刘安等[4]通过6061-T6铝合金管单向拉伸试验数据，对异形弯管进行有限元模拟，得出芯棒与管壁间隙大于1mm时，管材畸变减小，否则畸变严重的结论；何花卉等[5]在管材弯曲变形试验的基础上，进行有限元分析，指出长、短轴变化率比椭圆率更能形象反映界面形状变化，且短轴变化率更加明显，认为弯曲部分变形有向后段直管部分扩散的趋势；方军等[6]通过有限元软件建立不锈钢管材绕弯成型的弹塑性模型，分析了几何和材料参数对截面畸变的影响规律；宋飞飞等[7]利用有限元软件模拟Ti35合金管材绕弯过程，研究了芯棒伸出量、弯曲角度、压块相对助推速度、相对弯曲半径对它的影响规律；官强等[8]通过ABAQUS有限元软件模拟分析了圆管弯曲成型，提出将最大截面畸变率提高20%，应用实际加工判断截面质量的可行性；陈国清等[9]基于MSC.MARC有限元软件建立了推弯成型有限元模型，得出大弯曲半径推弯时，良好的润滑条件有利于获得更好的成型质量的结论；梁闯等[10]通过ABAQUS/Explicit平台，建立了TA18高强钛管数控弯曲成型过程三维有限元模型，研究得出较好的间隙水平是0.1mm的结论；刘芷丽等[11]基于ABAQUS有限元软件，建立圆管压扁-压弯连续成型的有限元模型，分析了圆管的受力方式；陈钱等[12]通过Dynaform有限元软件建立了高强度薄壁管材有限元模型，得出芯棒与管材间隙关于截面畸变率的影响规律；ZHAO等[13]通过ABAQUS/Explicit程序建立了钢管的三维有限元模型，通过实验验证了其可靠性，发现最大横截面畸变的位置几乎随模与管间隙的变化而变化；YAN等[14]基于有限元方法建立了一种起皱能量预测模型的成型极限搜索算法，并依次研究了芯棒球厚度等参数对管材起皱的影响；苏海波等[15]利用有限元方法对管材弯曲成型过程进行了数值模拟，得出了弯角外侧平均壁厚与相对弯曲半径间的关系。
有限元分析用到的材料属性表
1.84E+11 2.02E+11 2.02E+11 2.13E+11 2.13E+11 2.18E+11 2.21E+11 2.07E+11 2.26E+11 2.11E+11 2.08E+11 2.12E+11 2.09E+11 2.02E+11 2.06E+11 2.09E+11 2.09E+11 2.09E+11 2.04E+11 2.09E+11 2.10E+11 2.12E+11 2.12E+11 2.12E+11 2.12E+11 2.05E+11 2.07E+11 2.07E+11 2.07E+11 2.06E+11 2.13E+11 2.10E+11 2.06E+11 2.13E+11 2.13E+11 2.11E+11 2.07E+11 2.07E+11 2.09E+11 2.10E+11 2.06E+11 2.06E+11 2.09E+11
1Cr18Ni9 18Cr2Ni4W 18Cr2Ni4WA 20CrMoVNbTiB# 20CrMo1VTiB# 4Cr3Mo2MnSiVNbB# 4Cr5Mo2MnVSi# 20CrNi4A# 3Cr2W8V 16MnCr5 16Mng# 16Mnl# 16MnR# 19Mn5 35Mn2 40MnB 40MnBH 保淬透性低合金结构钢 40MnBHA 45Mn2 20MnCr5 25MnCr5# 28MnCr5 20MnMoB 20MnMoBH 20MnMoBHA 20MnTiBRE# 20MnVB 20MnVBH 20MnVBHA 20Ni2Mo 19CN5 13MnNiMoNB# 14MnMoVBRE 15MnV ML15MnV （m泛指金属） 53CaS 硫化钙 55Si2Mn 55Si2MnB 硼 55SiMnVB 55Tis# 60Si2Mn 60Si2MnA BHW35#
基于ANSYSWorkbench螺栓连接不同建模方法的有限元分析
10.16638/ki.1671-7988.2019.08.040基于ANSYS Workbench螺栓连接不同建模方法的有限元分析*王丽（陕西工业职业技术学院，陕西咸阳712000）摘要：螺栓连接是机械工程中常见的连接方式，然而在不同的行业、不同的研究问题以及不同的工况下处理螺栓连接所使用的建模方法也有所不同。
不同建模方法是否会对机械组件的计算结果产生较大的影响、不同建模方法的特点、不同建模方法的适用场合、目前最主要的螺栓连接的建模方法等等问题，文章将以一个简单的例子予以回答，旨在为实际工程中螺栓连接问题的处理提供参考。
关键词：螺栓连接；建模方法；有限元分析；ANSYS Workbench软件中图分类号：TS103.3 文献标志码：A 文章编号：1671-7988(2019)08-126-04Finite Element Analysis of Different Modeling Methods for Bolted ConnectionsBased on ANSYS Workbench*Wang Li（Shaanxi Polytechnic Institute, Shaanxi Xianyang 712000）Abstract: Bolt connection is a common connection mode in mechanical engineering. However, the modeling methods used to deal with bolt connection are different in different industries, different research problems and different working conditions. Whether different modeling methods will have a great impact on the calculation results of mechanical components, the characteristics of different modeling methods, the applicable occasions of different modeling methods, and the most important modeling methods of bolted connections at present, will be answered by a simple example in this paper, in order to provide reference for the treatment of bolted connection problems in practical engineering.Keywords: Bolted connection; Modeling method; Finite element analysis; ANSYS Workbench softwareCLC NO.: TS103.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)08-126-04引言螺栓连接是机械设计及工程问题中常见的紧固连接方式，几乎所有的设备上都能用到螺栓连接。
压力容器有限元分析报告
有限元的分析简介随着科技的进一步发展，传统的分析方法已不能满足现在社会的需求，以及更不能满足一些问题的精确分析，而有限元的出现和应用给机电、土木、航天等工业领域带来了历史性的突破。
ＡＮＳＹＳ是有限元的应用软件，主要用于几何和网格划分、多物理场、结构力学、流体动力学、非线性结构、仿真过程及数据管理、显示动力学等多领域的应用有限元法是求解工程科学中数学物理问题的一种通用数值方法。
本书介绍有限元法的基本原理、建模方法及工程应用，强调理论与实践的结合。
全书包括两篇共16章，第1篇由第1～10章组成，介绍有限元法的基本理论和方法，容包括：有限元法基本理论、平面问题、轴对称问题和空间问题、杆梁结构系统、薄板弯曲问题以及热传导问题、结构动力学问题、非线性问题的有限元法。
有限元主要介绍有限元建模技术及基于ANSYS的有限元分析工程应用，容包括：有限元建模的基本流程、模型简化技术、网格划分技术、边界条件处理与模型检查以及基于ANSYS的有限元分析工程应用实例。
创新实践课题：压力容器的有限元应力分析与设计一、问题描述1、如图1所示为一台Ф700立式储罐，其手孔的直径为Ф88，材料为16MnR,设计压力为13.5Mpa，工作压力为12.3Mpa，弹性模量为201GPa，泊松比为0.3，要求利用有限元分析对此压力容器进行应力分析设计。
2、立式储罐用途：主要用于储存气体，如燃气等，因为储罐密封性能好且能承受较高的压力，所以将气体压缩成液体后，方便于储存在储罐。
二、设计基本参数如下表：壁厚34圆弧面直径18封头厚15立式储罐结构示意简图如下图所示：图1在压力容器的应力分析中，压力容器部件设计关心的是应力沿壁厚的分布规律及其大小，可采用沿壁厚方向的“校核线”代替校核截面。
该容器轴对称，所以只需考虑对储罐上半部分进行分析设计。
法兰上的螺栓力可以转化为一个集中力F,且F=82109N。
三、结构壁厚计算1.筒体厚度计算厚度： cm ic P KS D P -=2δ设计厚度： 12C C d ++=δδ 名义厚度：=n δ34mm 有效厚度：12C C n e --=δδ 2.椭圆形封头厚度 标准椭圆封头计算厚度： 0165.0⨯=i R δ 设计厚度： 12C C d ++=δδ 名义厚度：=n δ18mm 有效厚度：12C C n e --=δδ3.手孔厚度有限元建模分析本次分析采用ansys10.0建立有限元分析和应力设计一、GUI操作方式定义工作文件名和工作标题（1）定义工作文件名：执行change jobname，文件名命名为wuzu （2）定义工作标题：执行change title 命令，对文件的压力进行分析（3）关闭三角坐标符号定义单元类型和材料属性（1）选择单元类型：在elementtypes命令中选择strucral solid 和quad 8node82（2）设置单元选项：在element type option命令框中选择k3为axisymmertic（3）设置材料属性：在material number 命令框中设置 ex为2.01e11，prxy为0.3二、建立几何模型(1)生成矩形面，在by dimensios中设置三个矩形面数据如下：350 ，384 ，0,28044,146,795.3,846.3,44，62,600,742.8（2）生成部分圆环面：执行partial annulus 命令框中设置wpx,wpy,,theta1,rad,theta2,分别为0,280,355,8.75,373,63，0,280,355,67,.6,383,90（3）面叠分操作：执行booleans 下的areas命令A3和A5的面进行叠加（4）删除面操作：执行delete下的below命令，选择A6和A8的面（5）线倒角操作：执行lines下的lines fillet命令，选择要倒角的两条线在rad文本框中输入20，这则另一倒角的两条线，在RAD 文本中输入10（6）线生成面操作：点击by lines命令选择如下两组三条线生成两个面（7）面相减操作，在boolsean 下的areas 选择A10和A3两个面生成如下图（8）面向加操作：在boolsean 下的add aaread选择如下四个面生成如下图生成关键点：选择A2面中的L5在line ratio 选项框中输入 0.348生成关（9）生成关键点：在ratio下输入line ratio=0.348,生成关键点21.（10）生成线，拾取“15，20”“22，19”“14，17”“11，21”“3，13”“4，16”“5，12”“21，5”“24，18”关键点生成九条线。
有限元分析报告样本
《有限元分析》报告基本要求：1. 以个人为单位完成有限元分析计算，并将计算结果上交；（不允许出现相同的分析模型，如相同两人均为不及格）2. 以个人为单位撰写计算分析报告；3. 按下列模板格式完成分析报告；4. 计算结果要求提交电子版，报告要求提交电子版和纸质版。
（以上文字在报告中可删除）《有限元分析》报告一、问题描述（要求：应结合图对问题进行详细描述，同时应清楚阐述所研究问题的受力状况和约束情况。
图应清楚、明晰，且有必要的尺寸数据。
）一个平面刚架右端固定，在左端施加一个y 方向的-3000N 的力P1，中间施加一个Y 方向的-1000N 的力P2，试以静力来分析，求解各接点的位移。
已知组成刚架的各梁除梁长外，其余的几何特性相同。
横截面积：A=0.0072 m² 横截高度：H=0.42m 惯性矩：I=0.0021028m4ｘ弹性模量：E=2.06ｘ10n/ m²/ 泊松比：u=0.3二、数学模型（要求：针对问题描述给出相应的数学模型，应包含示意图，示意图中应有必要的尺寸数据；如进行了简化等处理，此处还应给出文字说明。
）（此图仅为例题）三、有限元建模（具体步骤以自己实际分析过程为主，需截图操作过程）用ANSYS 分析平面刚架1．设定分析模块选择菜单路径：MainMenu—preference 弹出“PRreferences for GUI Filtering”对话框，如图示，在对话框中选取：Structural”,单击[OK]按钮，完成选择。
2．选择单元类型并定义单元的实常数（1）新建单元类型并定（2）定义单元的实常数在”Real Constants for BEAM3”对话框的AREA中输入“0。
0072”在IZZ 中输入“0。
0002108”，在HEIGHT中输入“0.42”。
其他的3个常数不定义。
单击[OK]按钮，完成选择3．定义材料属性在”Define Material Model Behavier”对话框的”Material Models Available”中，依次双击“Structural→Linear→Elastic→Isotropic”如图在如下图的对话框EX中输入“2.06e11”,在PRXY框中输入“0.3”,完成材料模型的定义。