基于Hyperworks前处理轴承速度及应力分析
基于HyperWorks软件平台的汽车前翼子板件冲压成型性分析--陈雷
基于HyperWorks软件平台的汽车前翼子板件冲压成形性分析陈雷,曲周德,王磊(天津一汽夏利汽车股份有限公司产品开发中心)基于HyperWorks软件平台的汽车前翼子板件冲压成形性分析陈雷,曲周德,王磊摘要本文阐述了基于汽车行业广泛使用的HyperWorks软件平台应用于汽车外覆盖件板料成形性有限元分析的基本流程。
以某车型的前翼子板件为例,重点对其拉延成形过程进行了仿真分析,包括对有限元模型的前后处理,分析结果和工艺改进意见,为该件的进一步优化设计提供了参考。
关键词板料成形仿真,前翼子板,HyperWorksAbstract:In this paper, the software HyperWorks specially developed for sheet metal forming simulation and FEA of automotive closure panels is presented with its features and functions illustrated. Taking the front wing as an example, the drawing forming process is simulated and analyzed, including the preprocess and postprocess of the FE model, the result leads to the development of technics and optimization design. Keywords: Sheet metal forming simulation, Front wing, HyperWorks一、前言当代汽车和现代模具设计制造技术都表明,汽车覆盖件的设计制造离不开有效的板料成形性仿真分析。
国内外大的汽车集团,其车身开发与模具制造都要借助于一种或者几种板料成形性分析软件来提高其成功率和确保模具制造周期。
基于HyperWorks某变速器壳体强度分析与优化
基于HyperWorks某变速器壳体强度分析与优化赵志专;王同银【摘要】某款变速器在做静扭试验时,壳体出现长裂纹.借助HyperWorks仿真软件对壳体进行强度验证,提出改进方案.分析表明,后壳体油槽处有开裂倾向,与试验一致;通过更改油槽位置,优化壳体局部厚度,可降低壳体开裂风险.针对改进后的状态进行试验验证,结果表明优化方案可行.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2019(000)008【总页数】5页(P67-71)【关键词】静扭试验;变速器壳体;强度分析;结构优化【作者】赵志专;王同银【作者单位】南京越博动力系统股份有限公司,江苏南京210019;南京越博动力系统股份有限公司,江苏南京210019【正文语种】中文【中图分类】U463.2120 引言变速器可降速增扭,且可通过切换挡位,满足不同使用条件,保证了汽车的动力性和燃油经济性[1]。
静扭试验是一种测定变速器总成抵抗扭矩的试验,可反映变速器的强度。
汽车行业标准中规定,静扭强度后备系数需大于或等于规定值[2]。
HyperWorks[3]是功能强大的应用软件包,包含多个前处理、后处理工具,如HyperMesh、SimLab、HyperView,以及求解器OptiStruct,可完成不同类型的结构分析和优化。
公司某款变速器在试验扭矩3 570 N·m时,变速器内部齿坏,壳体开裂,如图1所示。
为保证试验完成时壳体无裂纹,现需对壳体结构进行优化。
迄今已有大量学者通过仿真或试验手段对变速器壳体强度进行研究。
吴仕斌等[4]应用ABAQUS软件对变速器总成铝壳体进行有限元分析,并进行试验验证。
黄德健等[5]考虑了变速器壳体承受内部齿轴力和外部冲击力的影响,应用RADIOSS计算铸铝壳体在一挡下的应力、变形的分布情况,并针对壳体薄弱处提出了优化方案。
宫唤春[6]在提高强度分析效率的同时,考虑了齿轮轴及轴承对变速器壳体强度的影响,为结构设计提供参考。
基于Hyperworks的某SUV前副车架强度疲劳性能优化研究
10.16638/ki.1671-7988.2020.16.012基于Hyperworks的某SUV前副车架强度疲劳性能优化研究胡永然,吴静,黄勤*(江西五十铃汽车有限公司产品开发技术中心,江西南昌330100)摘要:前副车架是SUV底盘关键承载部件,对整车性能有重要影响,文章针对某SUV车型前副车架进行了极限强度和台架疲劳工况CAE分析和研究,然后进行了台架刚度测试和强度工况测试,CAE分析和台架试验结果表明,此SUV前副车架刚强度和抗疲劳性能满足目标要求。
关键词:前副车架;疲劳强度;性能优化中图分类号:U462.1 文献标识码:B 文章编号:1671-7988(2020)16-33-03Study On Fatigue Strength Of Front Subframe Of Suv With HyperworksHu Yongran, Wu Jing, Huang Qin*( Product Development & Technical Center, Jiangxi-Isuzu Motors Co, Ltd, Jiangxi Nanchang 330100 )Abstract:The front subframe is the key load-bearing part of the SUV chassis, which has an important impact on the performance of the whole vehicle. In this paper, the CAE analysis and Research on the ultimate strength and fatigue condition of the front subframe of an SUV are carried out, then, the stiffness test and strength test are carried out. The results of CAE analysis and bench test show that the rigidity, strength and fatigue resistance of the SUV front subframe meet the target requirements.Keywords: Radiator Bracket; Fatigue Strength; Bench TestCLC NO.: U462.1 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2020)16-33-031 引言随着国家经济高速发展,人民的生活水平日益提高,乘用车尤其SUV销量也得到快速发展,与此同时,人们对于SUV的舒适性要求也越来越高。
圆孔孔边的应力集中分析及优化
圆孔孔边的应力集中分析及优化闫思江;曾显波;李凡国;陈春光【摘要】基于HyperWorks平台,在理论分析的基础上,对试样进行了有限元应力分析,分析结果与理论值吻合的很好,并对孔边进行了自由形状优化,获得了精确的孔边几何形状,降低了应力集中,为进一步疲劳分析提供了可靠的几何形状依据,大大提高疲劳试验的效率和可靠性.【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2014(049)006【总页数】3页(P68-70)【关键词】应力集中;优化设计;HyperWorks【作者】闫思江;曾显波;李凡国;陈春光【作者单位】青岛港湾职业技术学院机械系,山东青岛266404;青岛港湾职业技术学院机械系,山东青岛266404;青岛港湾职业技术学院机械系,山东青岛266404;青岛港湾职业技术学院机械系,山东青岛266404【正文语种】中文【中图分类】TH113.10 引言在圆孔附近的局部区域内,应力急剧增大,而在离开这一区域稍远处,应力迅速减小而趋于均匀,这种由于几何形状改变而引起的应力局部增大的现象称为应力集中。
应力集中与孔径大小无关,而与孔的几何形状有关[1]。
应力集中现象将一直保持到最大局部应力到达强度极限之前。
因此,在设计构件时,应考虑应力集中的影响。
为避免应力集中造成构件的疲劳破坏,改进措施主要是改善构件外形以降低应力值[2]。
本文通过优化方法,对于不同的应力约束要求,给出合理的几何形状。
1 理论分析如图1 所示,一弹性矩形薄板受集度为q 均匀拉伸作用,板中心有一孔径为2a的圆孔,板厚为1,坐标原点取在圆孔中心,坐标平行于边界。
由于讨论圆孔孔边的应力集中问题,宜采用极坐标。
首先将外部直边界变换为圆边界,为此作如下等代变换:以圆点O 为圆心,以远大于a 的长度b 为半径作一大圆。
根据应力集中的局部性,在大圆的周边上任一点A 处的应力与无孔时相同,即σx=q,σy=τxy=0。
应用坐标变换公式,可得A 点的极坐标分量:图1 孔边应力集中于是矩形板转换成了内半径为a、外半径为b的厚壁圆筒的一个截面,根据参考文献[1]可以得到圆孔孔边的应力计算公式:根据上述公式可以得到如下结论:(1)沿孔边(r=a)的环向应力和径向应力:(2)沿y 轴(θ=±π/2)的横截面面上的环向应力:(3)沿y 轴(θ=0,π)的的横截面面上的环向应力:(4)孔边最大应力出现在θ=±π/2 处,最小应力出现在θ=0,π 处,即2 有限元分析试样为200×120mm2,厚度1mm 板,中心孔直径12mm,划分为76840 个四边形网格,施加集度q=1的载荷,参见图1。
hypermesh前处理+ANSYS
用HyperMesh做前处理的ANSYS接触分析实例(原创)本文详细讲解了一个简单的轴和带孔圆盘的过盈配合的模拟计算。
轴和孔的过盈量设置为0.01。
整个前处理过程都在HyperMesh 中完成,然后把从HyperMesh中导出的输入文件提交给ANSYS求解。
准备工作:准备iges格式的几何模型。
轴的几何尺寸:内径:25mm,外径:35mm,轴长度:150mm圆盘的几何尺寸:内径:35mm,外径:100mm,盘厚度:25mm。
你可以根据上面的几何尺寸自己在Pro/e里面建模,你也可以使用下面的命令流在ANSYS里面建模,然后导出为.iges文件。
/PREP7CYL4,0,0,35,0,100,90,25 !plate;CYL4,0,0,25,0,35,90,150 !shaft;VGEN, ,2, , , , ,-10, , ,1本文所用的HyperMesh版本为7.0,ANSYS为11.0。
从HyperMesh中导出的命令流能否在低版本的ANSYS中运行,我没有测试过,但是估计没有什么问题,因为命令流中没有使用ANSYS 11.0独有的命令。
1.设置ANSYS模板和ANSYS Profile。
第1步:先选择ANSYS模版和ANSYS的profile。
进入global 菜单,点击load按钮,选择ansys模板。
图1第2步:选择geom或者tool页面上的user profile菜单,在弹出的对话框中选择ANSYS,如下图所示。
图2在启用了ANSYS的profile之后,你会发现右边的Macro Menu上面多出了一些和ANSYS操作相关的功能按钮,其中包括我们后面用来创建接触的contact wizard,如下图所示:图32.导入.iges格式的几何模型,改变默认的component的名字和颜色。
图4导入后得到如图5所示的轴和带孔圆盘的几何模型。
图5.iges文件导入后,HyperMesh自动建立了两个component,用来存放轴和带孔圆盘,如下图所示。
基于HyperWorks的平衡轴轴壳有限元分析
基于HyperWorks的平衡轴轴壳有限元分析
杨毅
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2018(000)001
【摘要】平衡轴总成作为重型卡车关键零部件,在整车中传递较大的载荷.由于超载和使用环境较差,导致平衡轴总成上的轴壳开裂.通过三维建模后,使用HyperWorks 软件对轴壳进行有限元分析,通过分析结果和市场故障对比,寻找一种有效可靠的有限元分析方法.该方法对可指导轴壳结构的设计并缩短整车开发周期.
【总页数】2页(P171-172)
【作者】杨毅
【作者单位】安徽安凯金达机械制造有限公司,合肥230051
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.7
【相关文献】
1.商用车平衡轴壳有限元分析
2.基于HyperWorks的平衡轴有限元分析
3.基于Hyperworks的平衡轴支架拓扑优化设计
4.基于HyperWorks的重型车辆平衡轴支座优化设计
5.基于有限元分析的平衡轴加工变形研究
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基于HyperWorks 软件平台的汽车前翼子板件冲压成形性分析
基于HyperWorks软件平台的汽车前翼子板件冲压成形性分析一、前言当代汽车和现代模具设计制造技术都表明,汽车覆盖件的设计制造离不开有效的板料成形性仿真分析。
国内外大的汽车集团,其车身开发与模具制造都要借助于一种或者几种板料成形性分析软件来提高其成功率和确保模具制造周期。
对于汽车界广泛认可的HyperWorks软件平台,作者经过一段时间的学习和应用,实现了:汽车冲压零件产品的成形性分析,判定成形难点和关键区域;汽车冲压零件产品的毛坯展开计算;对模具和工艺方案的确认进行有选择性和针对性地模拟分析,给模具调试提供量化的分析判断数据;对多种模具和工艺方案进行反复模拟,对有欠缺的设计提出优化改进方案。
二、HyperWorks平台概述HyperWorks系列软件是Altair公司开发的一套功能强大的、完整的、构架开放的CAE软件平台,在汽车相关行业有着广泛的应用,也可以很方便地实现与主流的CAD系统和CAE求解器协同工作。
在本文中,使用该平台构架下的HyperMesh作为模型的前处理工具,HyperForm作为板料成形分析工具,HyperView作为后处理工具;求解器使用的是业界常用的LS-Dyna。
针对使用冲压工艺的汽车外覆盖件,核心软件HyperForm在其设计周期的不同阶段,包括从最初的概念化设计到成品设计的整个过程都非常方便实用,它提供了独特的可测试生产可行性的反算法环境,同时,还提供了一套强有力的模具曲面生成工具,以及全冲压过程的增量求解方法。
HyperForm能把很多HyperWorks独特的功能应用在复杂的板料成形仿真中,从最初的产品几何开始,可以优化模具曲面、板料外形等多种变量,比如:板料尺寸、成形压力、拉延筋的位置形状以及其他冲压过程所需要的条件。
三、前处理3.1模型介绍轿车翼子板件是车身中典型的较难成形的冲压件,在某新车型的前翼子板件模具的设计与制造工作中,为了保证模具的制造质量和周期,作者对其进行了成形性分析模拟。
关节轴承接触应力及间隙的解析分析
关节轴承接触应力及间隙的解析分析一、接触应力及压力的分析:赫兹公式条件:○1所有形变都发生在弹性阶段○2载荷与表面垂直,不考虑表面切向应力○3与受载物曲率半径相比,接触面积尺寸很小 假设赫兹公式成立,根据上述理论,关节轴承内外圈接触时,接触面为圆,半径为 131()pa k ρ=∑,其中1k 与弹性模量E ,泊松比μ及曲率差有关。
接触椭球方程为1222221=++ay x p p ,其中1p 为单位压力,0p 为最大单位压力,即H σ222011ay x p p +-=,总压力F d p ⎰=1p总,得H a p p σππ323ab 22==总对两球体内接触来讲,322388.0RpE H=σ(其中综合曲率半径21111R R R-=)对于关节轴承,21111R R R-==2112R R R R -=21R ζ(其中ζ为间隙)得:31221388.0R pE R Hζσ=, H p σπ3a 22=总存在问题:○1间隙较小,接触面积相对较大,是否超出赫兹公式范围 ○2无法验证公式的正确性,找到间隙建模方法或可证明 ○3关节轴承非完整球面接触,实际接触区比公式中要小初步验证:若取026.01=R m ,E=21110⨯ p=5.57810⨯N 查文献资料取m μζ20==2510-⨯m 则31221388.0R pE R Hζσ==14.9233122R pE ζ=14.923=⨯⨯710998.6 1.04910⨯P a由有限元分析软件得出的最大接触应力的大小为1.349910⨯a P ,其误差或许是间隙引起的。
或许通过有限元软件实现有间隙建模可减小其存在的误差。
二、间隙分析:○1残余游隙分析计算。
(运用统计学方法分析)ff f m R ∆∆∆+=σ3(为残余游隙标准差为残余游隙平均值,f f m ∆∆σ)原始游隙平均值为o ∆m ,首先讨论装配引起游隙的变化。
轴与内圈装配为过盈,引起内圈略有胀大,胀大率记为1λ,同时过盈量由于塑性变形会略有减小,减小率记为2λ,取21λλλ=,定义为由于过盈引起的内圈胀大参数,)(i s o f m m m m --=∆∆λ其中为内圈内径的平均值。
基于ANSYS的深沟球轴承接触应力有限元分析
本文通过有限元计算仿真的方法分析滚动轴承的接 触非线性问题 。 深沟球轴承结构简单 、 使用方便 , 是生产批量最 大、 应用范围最广的一类轴承 。 本文以 6 0 0 3 深沟球
檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵 — — 十字块 下期刊出 : 第 9 讲 数控铣床编程 — ( 、 ) 配合体 型腔零件生产型案例解析
图 1 径向载荷的分布
如图 1 所 示 , 外部的径向载荷为 F 底部最大 r , 滚动体承载的 载 荷 为 Q , γ 为 滚 动 体 之 间 的 夹 角, [ ] 7 9 - : 根据 S t r i b e c k 的推导 , F r 与 Q 之间的关系为 ( ) F Q1 c o s Q2 c o s 2 1 γ+2 γ+ … r = Q +2 通过比较各个钢球之间载荷的关系, 得到外部 径向载荷 F r 与最大承载滚动体载荷之间的关系 : 5 F r ( ) 2 Z c o s a 式中 , Z 为滚动体个数 ; α 为承载时的接触角 。
表 1 轴承参数
外径/ mm 内径/ mm 滚子直径/ mm 4. 5 弹性模量/ G P a 2 0 7 滚动体数量 1 0 泊松比 0. 3 3 5 1 7 -1 ·s 径向载荷/ N 转速/ r a d 1 0 0 0 2 0 9. 4 4
3 接触应力结果分析
通过 仿 真 计 算 得 到 的 轴 承 接 触 应 力 为1 9 0 5 , 通过 赫 兹 理 论 计 算 出 轴 承 接 触 应 力 为1 MP a 9 4 2 。 , MP a 通过比较可 以 看 出 赫 兹 理 论 解 与 有 限 元 解 具有较好的一致性 。 由图 3 和 图 4 可 以 看 出 , 轴承最大的接触应力 发生在径向力作用 线 正 下 方 的 接 触 点 处 , 即轴承的 疲劳破坏危险部位是在滚动体与滚道接触点处 。 且 与赫兹接触理论一致 。 接触区域近似呈椭圆形状 ,
基于Matlab的球轴承接触应力与变形和负荷分布的计算
基于Matlab 的球轴承接触应力与变形和负荷分布的计算Ξ陈锦江,任成祖,徐燕申(天津大学机械学院,天津 300072)摘 要:提出了在MATLAB 环境下计算滚动轴承中接触应力与变形和负荷分布的方法,具有编程简洁高效,计算精度高,通用性好等特点:给出了金属球轴承无量纲接触参数的计算曲线和两个计算实例。
关键词:球轴承;接触应力与变形;负荷分布;超越方程;MATLAB中图分类号:TH133.33 文献标识码:A 文章编号:1007-4414(2004)01-0059-02 众所周知,对于滚动轴承的分析和计算是相当复杂的,往往需要借助于相应的专用程序[1]。
如接触应力与变形和负荷分布的计算是滚动轴承分析的基础,需要求解一个含有第一类和第二类完全椭圆积分等特殊积分的超越方程[2]。
问题是此类方程无法采用解析方法,因而有的用C 或FORTRAN 等语言进行编程计算[3,4]、或采用筒化方程[5]、或寻找其它各种替代算法[6~8]、甚至直接查表进行插值等等,但都有不理想的地方。
由于MA TLAB 语言具有强大的计算和绘图等功能,笔者尝试基于MA TLAB 计算出了金属球轴承无量纲接触参数和径向负荷分布积分,并通过实例以图形曲线的方式给出了接触应力与变形以及负荷分布之间的函数关系。
1 球轴承的超越方程1.1 接触应力和接触变形的超越方程根据分析滚动轴承的赫兹空间弹性点接触问题时的赫兹理论[1],为计算轴承球与套圈沟道相互接触时的接触应力与变形,需要求解一个超越方程:F (p )=(1+k 2)L (e )-2k 2K (e )(1-K 2)L (e )(1)也可化成:21-e 2K (e )-[2-e 2-F (p )e 2]L (e )=0(2)式中:e 为待求的接触椭圆的偏心率,0≤e ≤1;k 为系数,k =(1-e 2)1/2,0≤k ≤1;K (e )、L (e )为第一和第二类完全椭圆积分。
K (e )=∫π2(1-e 2sin 2φ)-(1/2)d φ(3)L (e )=∫π2(1-e 2sin 2φ)1/2d φ(4) F (ρ)为主曲率函数,当接触副形状确定后为已知量;1.2 负荷分布的超越方程对于径向游隙不为零的深沟球轴承,受载最大的滚动体负荷Q 0是:Q 0=F r /ZJ r (ε)(5.a )此时的最大接触变形是:δmax =K n Q 02/3(5.b )负荷分布参数是:ε=[1-u r /(2δmax +u r )]/2(5.c )将上述3个式子联立后可得1个方程:2K n (F r /ZJ r (ε))2/3-u r /(1-2ε)+u r =0(5)式中:K n 为系数,与轴承材料、结构参数和第一类完全椭圆积分等有关,为已知量;F r 、Z 、u r 为分别是轴承承受的径向负荷、滚动体的数量、径向游隙,均已知;J r (ε)为径向负荷分布积分。
基于HyperWorks的汽车传动轴模态分析
基于HyperWorks的汽车传动轴模态分析于淙洋北京汽车摘要:本文讨论了在基于HyperWorks的汽车传动系模态分析中,如何进行具有多自由度及运动副的传动轴模态分析。
并根据实际试验结果对模型本身进行优化,在模型计算质量达到要求后对设计进行指导,达到满足传动系振动性能要求并降低成本及加工难度的要求。
关键词:HyperWorks,传动轴,模态分析,尺寸及结构优化1 概述汽车传动轴用于将发动机发出的动力传递至前后桥,并且缓冲从行驶系传来的振动以保证整车动力系统正常运行。
随着近两年汽车行业在中国的快速发展,民众的需求已经不满足于前驱车这种“低端”车型,更多的稍有经济实力的用户已经考虑购买操控性平顺性更好的后驱车甚至是四驱车,因而传动轴这一零件在汽车中的应用也是越来越广泛。
随之而来的也有一些振动及噪声方面急需解决的问题。
在车辆运行时传动轴会进行高速自传,如果其模态频率过低很可能导致其与自转的激振频率相吻合进而产生共振,严重时会引起成员的不适。
因此需要对传动轴的模态做出一定要求,使之避开由于自转而产生的激振频率。
在传统的设计流程中,直到对样车进行测试时才能够知道是否会有共振现象出现,若发现共振也只能采用一些简单的补救措施,有时无法从根本上解决问题,甚至需要对零件进行重新设计,导致了成本和时间的双重浪费。
若在产品量产前就使用HyperWorks软件对其进行模态分析,并且进行优化,使之避开因自转而产生的激振频率,则不但能缩短设计周期,亦能降低开发成本提高产品质量。
因此CAE方法的合理应用在产品的生命周期中具有重要意义。
HyperWorks作为高效的CAE前后处理软件可以十分方便的完成传动轴的建模及后处理工作,因此选用HyperMesh进行建模,HyperView进行后处理,CAE求解器进行中间计算工作。
2 传动轴模态分析2.1传动轴模型的建立某些传动轴在高速行驶时发现会由于自转的激振频率而导致共振,轻者造成成员不适,严重时甚至会影响车辆可靠性耐久性等。
角接触球轴承内外圈的应力分析与优化
角接触球轴承内外圈的应力分析与优化角接触球轴承作为一种常见的轴承类型,广泛应用于各种机械设备中。
在使用过程中,轴承内外圈之间的应力分布情况对其性能和寿命有着重要影响。
因此,在设计和优化角接触球轴承时,对其内外圈的应力分析与优化至关重要。
一、角接触球轴承的工作原理和结构角接触球轴承是一种能够承受轴向和径向负荷的轴承,它通过球与内外圈的接触来传递负荷。
其结构主要包括内圈、外圈、保持架和钢球。
内圈和外圈之间夹着一定数量的钢球,保持架用于固定钢球的位置。
当轴受到力的作用时,力通过钢球传递到内外圈,由此带来应力分布,下面将对其应力分析进行探讨。
二、角接触球轴承内外圈的应力分析1.径向力的作用下的应力分析当角接触球轴承承受径向负荷时,力将通过钢球传递到内外圈,从而产生应力分布。
由于内外圈的形状和尺寸不同,因此其应力分布也存在差异。
通常情况下,内圈的应力分布相对均匀,而外圈则在接触点处应力最大,逐渐向外递减。
这是由于在球与内外圈的接触面上,由于尺寸差异而产生相应的接触应力,因此接触点的应力最大。
这一点需要在设计和制造过程中加以考虑,以确保外圈能够承受足够大的应力,从而保证轴承的寿命和性能。
2.轴向力的作用下的应力分析当轴承承受轴向负荷时,力将主要通过保持架和钢球传递到内外圈。
在这种情况下,内外圈的应力分布与径向力下的应力分布有所不同。
在轴向负荷的作用下,内外圈的应力分布呈现出椭圆形,即内外圈在水平方向上的应力大于在垂直方向上的应力。
这是由于轴向力的作用使得内外圈的形状变形,导致应力分布的不均匀。
因此,在设计角接触球轴承时,需要考虑轴向负荷的影响,合理选择材料和优化结构,以增强其承载能力。
三、角接触球轴承内外圈应力的优化方法为了提高角接触球轴承的性能和寿命,需要对其内外圈的应力进行优化。
以下是一些常用的优化方法:1.材料的选择对于内外圈来说,材料的选择对应力分布至关重要。
通常情况下,内圈采用高硬度和高强度的材料,以增强其抗疲劳性能;而外圈则需要选择具有适当的韧性和耐磨性的材料,以增强其承载能力和抗裂性能。
基于HyperWorks的数控车床主轴箱结构优化
基于HyperWorks的数控车床主轴箱结构优化张乐平;刘壮;高长水;赵义顺【摘要】This paper focuses attention on the structural optimization of spindle box for CNC lathe with HyperWorks system. Its purpose is to reduce the total weight of spindle box and seek more reasonable distribution of material. In the mean time, its stiff-ness, strength and low natural frequencies remain unchanged. Its static and modal analyses are done. Based on variable den-sity method, mathematical model of topological optimization is built by constraints of spindle hole’ s displacements and four lowe-order natural frequencies, and then the minimum volume is used as objective function to obtain a new structure of the spindle box.%以某型号数控车床主轴箱为对象,以仿真软件HyperWorks为平台,进行结构优化。
优化目标是在保证主轴箱刚性和强度以及模态的固有频率不降低的前提下,尽量减轻主轴箱的质量,并寻求主轴箱材料更合理的分布。
对主轴箱进行了仿真静力和模态分析。
基于变密度法,以主轴孔变形量和前4阶固有频率为约束条件、以主轴箱体积最小为目标函数,对主轴箱进行了结构拓扑优化,得到了新的主轴箱结构。
基于Hyperworks前处理轴承速度及应力分析
基于Hyperworks 前处理Ansysls-dyna 分析轴承速度及应力分析 1.轴承3D 模型的建立轴承组成:外圈,保持架,滚动体,内圈2.为了方便画网格用CATIA 把轴承切成小块得到下图结果3.把文件保存为STP 格式,导入Hyperworks 中进行网格处理,得到如下图结果:外圈(绿色) 保持架(蓝色)滚动体(黄色)内圈(浅蓝色)3.1本例中网格要求为8节点六面体,所以为了方便画网格,先用3维软件对模型进行简单的处理,处理结果如下图所示:3.1.1对滚动体网格的画分:1).1/8滚动体模型如下图所示:2).对粉红色部分画网格:切换到one volume模块,选中粉红色实体,density设置为3,点mesh.3).对绿色部分进行网格划分:切换到one volume模块,选中绿色实体,elem size设置为0.2,点mesh操作步骤:1,TOOL------orgnize---我们要把body11和333合成一体,element选中body11(点击by collector-选中body11),dest component选中333,点击MOVE即可。
4).将绿色网格移到粉色网格部件里,合并网格,如下图:5).对1/8网格镜像:Based点击duplicate---current comp---reflect,完成镜像,如下图:按上述方法重复操作可得到整个滚动体的网格模型,如下图所示:在tool---edges面板检查间隙,合并节点。
选择ELEMEN,先选绿色任务栏中第三个后选倒数第二个。
消除缝隙3.1.2对外圈进行网格模型建立:1).建立截面网格:步骤:选择2D—AUTOMESH,如果出现三角形网格,则在网格边上改变网格的份数,然后按mesh刷新,记住得定义工作对象2).对上述网格进行旋转,得到实体网格:选中3D--spin elems面板,在elems中选择画的面网格,选Z轴,Based点选择外圈的中心点,angle设置180,on spin 设置为100,点击spin+,得到下图结果:3).由于上步存在面网格,我们需要将其删除(不能重复网格):按F2进入删除界面,如下图:已被选择上4).对上一步得到的实体网格进行镜像(操作方法同上述滚动体的镜像相同),得到整个轴承外圈,结果如下图:5).用edges面板检查间隙,合并节点。
基于HyperWorks的汽车前桥有限元分析
基于HyperWorks的汽车前桥有限元分析作者:熊向进来源:《电脑知识与技术》2009年第14期摘要:前桥是汽车的重要部件之一,应具有足够的强度和刚度。
该文运用有限元软件HyperWorks对前桥进行应力变形分析,用UG建立三维模型后导入HyperWorks生成有限元模型,计算紧急制动、侧滑、越过不平路面三种典型工况下的应力及变形。
由计算结果知,前桥的受力变形符合强度要求。
关键词:前桥; 有限元; HyperWorks中图分类号:TH16文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2009)14-3792-02Finite Element Analysis of Vehicle Front Axle based on HyperWorksXONG Xiang-jin(China Railway No.4 Engineering Group Co.LTD, Hefei 230041, China)Abstract: Front axle is one of important parts of vehicle, it should have enough intensity. This article applied finite element software HyperWorks to analyzed the stress and distortion of the front axle. The 3D model was build by UG and the finite element model was made after it transmitted into HyperWorks. Three kinds of typical situation were calculated about the stress and distortion. As the result, the load and distortion of the front axle accorded with the demand.Key words: Front axle; finite element; HyperWorks1 引言传统的产品设计流程是一个人工反复进行设计的过程。
基于ANSYS的深沟球轴承接触应力有限元分析
Co t c t e s FEM f De p Gr o e Ba lBe r n a e n ANSYS n a tS r s o e o v l a ig b sd o
PEIX i ln II ng i 。.U Shuy n a
( . iq a c t n l& Te h ia olg , iq a 3 0 0, ia 1 Ju u n Vo ai a o c nc lC l e Ju u n7 5 0 Chn ; e
摘 要 : 过讨 论轴 承接 触 问题 的性 质 , 通 分析 了深 沟球 轴 承接 触应 力的 计 算方 法 , 用 A D 利 P L参 数化 语 言建 立深 沟球 轴承 有 限元模 型 , 过接 触边 界条 件 的处理 , 到 深 沟球 轴 承 内、 圈及 滚 动 体 的接 触应 通 得 外
力, 仿真 计 算结果 与 赫兹理 论 解较 好 的吻合 , 明有 限元 模 型 建 立的 正 确性 和 边界 条 件 施 加 的合理 性 , 表 为
滚 动轴 承 的设计 优化 提供 了科 学依 据 。 关键 词 : 沟球轴 承 ; 限元 分析 ; 触应 力 深 有 接
中 图分类 号 : 3 .3 TH 1 3 3 文献 标 志码 : A
滚动 轴 承的 刚 度 、 触 应 力 及 寿命 是 工程 应 用 接 中关 心 的热 点 问题 l j 1 。滚 动 轴 承 接 触 分 析 的问题 的性 质 , 讨 分析 深沟 球轴 承接 触应 力 的计 算方 法 。利用 ANS YS软 件 的 AP — D 数 化 语 言建 立 深 沟 球 轴 承 的 三 维 有 限 元 模 I参 型 。通 过加 载 边 界 条 件 , 行 面一 进 面接 触 分 析 , 出 得
2基于HyperWorks二次开发的气浮轴承刚度辨识
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Altair 2013 技术大会论文集
A2 A1 A1 1 5
5
2
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采用公式(1)计算集总式弹簧模型和分布式弹簧模型所对应的 值分别为 14.36%、10.64%。 数据表明分布式弹簧单元等效的气浮轴承刚度更加接近于实验的刚度值。 由于气浮轴承在气浮面上可以近似认为刚度是均匀分布的,采用分布式弹簧对气浮轴承进行等效 建模更接近于气浮轴承的真实状态。但考虑到仿真所建立的模型为理想模型,很难精确反映动力学实 验中的气浮轴承的动态特性,故仿真的振型与频率与实验结果出现偏差是正常的,但作为一种近似方 法,可以满足建立整体的动力学仿真模型的精度要求。
6 致谢
论文获得“精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室开放基金资助(No. PMEC 201204)”,在 此表示感谢。
7 参考文献
[1] 张鸣. 超精密气浮运动台流固耦合模态分析及优化设计[D ]. 北京: 清华大学精密仪器与机械学系, 2005. [2] 王钰栋 金磊 洪清泉等 《HyperMesh & HyperView 应用技巧与高级应用》[M]. 机械工业出版社 2013 [3] 欧贺国 方献军 洪清泉等 《RADIOSS 理论基础与工程应用》[M]. 机械工业出版社 2013 [4] HyperWorks Help Documents, Altair Engineering [5] 徐登峰,朱煜,尤政,张鸣,赵冶 空气轴承提高气浮系统稳定性的阻尼技术 [J]. 纳米技术与精 密工程,2010,1(8): 84-89 [6] Eric M. Jayson, J. Murphy, P. W. Smith, Frank E. Talke, Effects of Air Bearing Stiffness on a Hard Disk Drive Subject to Shock and Vibration [J]. Journal of Tribology, 2003,3(125): 343-349
基于Moldflow和Hypermesh的轴承座翘曲工艺参数优化
基于Moldflow和Hypermesh的轴承座翘曲工艺参数优化张浩;王骥;周小林;李继成【摘要】为了提高轴承座注塑件有限元分析中的网格质量,利用Hypermesh软件划分有限元网格,并按照网格质量的一般准则进行检验.运用Moldflow模拟吸尘器轴承座的成型过程中,采用了4因素5水平的正交试验探究翘曲与主要因素的关系.通过对试验结果进行极差分析来得到正交空间内最优注塑参数组合.为了找出整个工艺条件空间内的最优解,利用翘曲测试数据建立起用于预测轴承座翘曲值的多元回归方程,然后对回归方程进行显著性检验.最后根据回归方程求得工艺空间内的最优参数组合,从而得到最小的翘曲量.研究表明采用Hypermesh划分网格比Moldflow更容易得到高质量的网格模型,运用回归方程求取的最小翘曲值比极差分析获得的翘曲值更优.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2016(034)004【总页数】5页(P87-91)【关键词】注塑成型;翘曲;Hypermesh软件;多元回归方程;Moldflow软件【作者】张浩;王骥;周小林;李继成【作者单位】宁波大学机械工程与力学学院,浙江宁波315211;宁波大学机械工程与力学学院,浙江宁波315211;宁波富佳实业有限公司,浙江余姚315400;宁波富佳实业有限公司,浙江余姚315400【正文语种】中文【中图分类】TQ320.66作为模拟注塑成型的主流软件,Moldflow对于减小产品翘曲、提高产品质量和降低成本具有重要意义[1]。
在模流分析中,为了获得最小翘曲值,常采用的方案是在正交试验的基础上使用极差分析来获得最优的注塑参数组合[2-3]。
然而这种方法求取最小翘曲值有2个问题:①Moldflow划分网格的能力不强,为了获得高质量的网格模型,需要大量的时间对模型进行修补;②极差分析只能获得正交空间内的最小翘曲值,不能获得整个工艺空间内的最小翘曲值。
为了获得整个工艺空间内的最小翘曲值,使用Hypermesh作为网格划分工具来提高网格划分的效率,在正交试验基础上,建立翘曲值与注塑工艺参数之间关系的Fourier级数型多元回归方程,然后对回归方程进行最小值求解,以获得完整的工艺空间内翘曲值最小的工艺参数组合。
基于HyperWorks_的货车前轴有限元分析及疲劳强度分析
Modeling and Simulation 建模与仿真, 2023, 12(2), 1660-1669 Published Online March 2023 in Hans. https:///journal/mos https:///10.12677/mos.2023.122154基于HyperWorks 的货车前轴有限元分析及疲劳强度分析王士明,潘 羽,朱春鹏上海理工大学机械工程学院,上海收稿日期:2023年2月22日;录用日期:2023年3月24日;发布日期:2023年3月31日摘要汽车前轴是底盘系统的重要组成部分,其强度直接影响整车的安全性和可靠性。
在HyperWorks 建立材料为40 Cr ,单元类型为四面体的前轴有限元模型。
选取三种典型工况:越过不平整路面工况、紧急制动工况、侧滑工况,在板簧座施加静态载荷,在主销孔处施加约束,对前轴进行静强度分析,得出三种工况下的位移云图及应力云图。
并在此基础上对疲劳寿命进行了预估。
结果表明,前轴在三种典型工况下最大应力均未超过材料屈服极限,最低疲劳寿命为62万公里,满足疲劳寿命的要求,验证了设计的合理性。
关键词货车前轴,有限元分析,HyperWorks ,疲劳强度Based on the Truck Front Axle HyperWorks Finite Element Analysis and Fatigue Strength AnalysisShiming Wang, Yu Pan, Chunpeng ZhuSchool of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, ShanghaiReceived: Feb. 22nd , 2023; accepted: Mar. 24th , 2023; published: Mar. 31st , 2023AbstractThe front axle is an important part of the chassis system, and its strength directly affects the safety and reliability of the vehicle. The finite element model of front axle with material of 40 Cr and王士明 等element type of tetrahedron was established in HyperWorks. Three typical working conditions are selected: crossing uneven pavement condition, emergency braking condition and side slip condi-tion. Static load is applied to the leaf spring seat, and constraints are applied to the main pin hole. The static strength analysis of the front axle is carried out, and the displacement cloud diagram and stress cloud diagram under three working conditions are obtained. On this basis, the fatigue life is estimated. The results show that the maximum stress of the front axle under three typical working conditions does not exceed the yield limit of the material, and the minimum fatigue life is 620,000 km, which meets the requirements of fatigue life and verifies the rationality of the design.KeywordsFront axle, Finite Element Analysis, HyperWorks, Fatigue StrengthCopyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言前轴是车辆悬架系统的重要组成部分,主要通过悬架结构联接到车架上。
EXCITE的应用——连杆轴承及其动应力分析
产品工程处:侯金华
1
求解步骤
•pro/E三 维连杆 建模
AVL模拟软件应用成果交流会. 中国北京2004
Hypermesh
ANSYS 子结构 压缩
数据恢复 ANSYS动应 力分析
EXCITE进行 EHD分析
2
AVL模拟软件应用成果交流会. 中国北京2004
侯金华求解步骤?proe三维连杆建模hypermeshansys子结构压缩excite进行ehd分析数据恢复ansys动应力分析excite模型连杆大头为ehd2轴承小头简化为nonl型ehd结果一大头轴承最小油膜厚度大头轴承的轴心轨迹结果二大头轴承的最大油膜压力结果三
EXCITE 的应用
——连杆轴承及其动应力分析
最大压工况的最大主应力云图
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AVL模拟软件应用成果交流会. 中国北京2004
最大压工况的最小主应力云图
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AVL模拟软件应用成果交流会. 中国北京2004
谢谢大家
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AVL模拟软件应用成果交流会. 中国北京2004
最大拉工况的Von Mises应力云图
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AVL模拟软件应用成果交流会. 中国北京2004
最大拉工况的最大主应力云图
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最大拉工况的最小主应力云图
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ANSYS模型——子结构3EXCITE模型连杆大头为 EHD2轴承
AVL模拟软件应用成果交流会. 中国北京2004
小头简化为 NONL型
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AVL模拟软件应用成果交流会. 中国北京2004
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基于Hyperworks 前处理Ansysls-dyna 分析轴承速度及应力分析 1.轴承3D 模型的建立轴承组成:外圈,保持架,滚动体,内圈2.为了方便画网格用CATIA 把轴承切成小块得到下图结果3.把文件保存为STP 格式,导入Hyperworks 中进行网格处理,得到如下图结果:外圈(绿色) 保持架(蓝色)滚动体(黄色)内圈(浅蓝色)3.1本例中网格要求为8节点六面体,所以为了方便画网格,先用3维软件对模型进行简单的处理,处理结果如下图所示:3.1.1对滚动体网格的画分:1).1/8滚动体模型如下图所示:2).对粉红色部分画网格:切换到one volume模块,选中粉红色实体,density设置为3,点mesh.3).对绿色部分进行网格划分:切换到one volume模块,选中绿色实体,elem size设置为0.2,点mesh操作步骤:1,TOOL------orgnize---我们要把body11和333合成一体,element选中body11(点击by collector-选中body11),dest component选中333,点击MOVE即可。
4).将绿色网格移到粉色网格部件里,合并网格,如下图:5).对1/8网格镜像:Based点击duplicate---current comp---reflect,完成镜像,如下图:按上述方法重复操作可得到整个滚动体的网格模型,如下图所示:在tool---edges面板检查间隙,合并节点。
选择ELEMEN,先选绿色任务栏中第三个后选倒数第二个。
消除缝隙3.1.2对外圈进行网格模型建立:1).建立截面网格:步骤:选择2D—AUTOMESH,如果出现三角形网格,则在网格边上改变网格的份数,然后按mesh刷新,记住得定义工作对象2).对上述网格进行旋转,得到实体网格:选中3D--spin elems面板,在elems中选择画的面网格,选Z轴,Based点选择外圈的中心点,angle设置180,on spin 设置为100,点击spin+,得到下图结果:3).由于上步存在面网格,我们需要将其删除(不能重复网格):按F2进入删除界面,如下图:已被选择上4).对上一步得到的实体网格进行镜像(操作方法同上述滚动体的镜像相同),得到整个轴承外圈,结果如下图:5).用edges面板检查间隙,合并节点。
内圈用同样方法可以得到,结果如下图:3.1.3对保持架网格建立:为了方便保持架的网格画分,将其模型建立成如下图所示结构(共七部分):1).首先对绿色部分网格的画分,其他六部分可以参考绿色结构画分的方法进行网格建立:四条白色的边线分别在U,V,W中输入如上图的数值,点Mesh,完成网格建立。
如下图:2).其他部分按同样的方法建立,注意U,V,W数值的设置,使其节点与已画好的网格相对应,完成后用edges面板合并节点,完成七部分网格的建立。
如下图:注意事项:1,模型边上可能出现多余的点,如何删除?答:F11-toggle edge lines(点击被点分成的两条边即可2,最后需要把保持架的每一块组成一体步骤:tool—organise—element—by collect—选择要移动的一块(destnation component为不动的组件)3镜像步骤:tool-reflect—elems—选中镜像单元(shift+左键)-duplicate—current comp然后再选点和方向(想往哪个方向镜像就选哪个方向)3).对画好的网格进行镜像,得到如下图结果:4).因为此轴承有七个滚动体,因此我们要对滚动体和保持架进行阵列,首先我们对保持架阵列,因为是要阵列,所以在我们上一步处理的结果中,多了一边,在这里我们需要将其删掉需要删掉的单元进入F2面板,进行单元的删除,得到如下结果:5).对上一步得到的结果进行阵列:内外圈的圆心点在angle中输入51.42857(360/7),点Rotate+,完成一步阵列,得到如下结果:6).重复上述操作,可得到整个保持架的网格模型,如下图重复上述操作是指继续按ELEMS—duplicate—current comp—rotate+进入edges面板,进行边界检查,全并节点,完成保持架的网格建立。
7).同样方法对滚动体进行阵列,得到如下结果:到此轴承的网格模型已经建立完成,如下图所示:8载荷面的提取1)Tool---face---comps—点击内圈---find faces2)创建zaihemian组件component(右击左边框的空白处creat--component)3)把内圈内表面移到zaihemian组件里去Tool—organise—elems(先点内表面在elems-by face)—dest component为zaihemian—move隐掉所有component只留载荷面,把视图方向调到XY方向删除半个面(F2—shift+左键)只留出半个面4.对网格单元类型进行设置(ET Type):4.1创建单元类型:外圈、保持架、滚动体、内圈为SOLID164,粉红色的加载壳单元为SHELL1634.2对外圈、保持架、滚动体、内圈施加单元类型:1).在Assign value中选中ET Ref.No,然后在后面选中1-SOLID164,再选中GUNDOGNTI-1,WAIQUAN-2,BAOCHIJIA-3,NEIQUAN-4四部分后,点SET,弹出对话框,选YES.2).在Assign value中选中ET Ref.No,然后在后面选中2-SHELL163,再选中ZAIHEMIAN后,点SET,弹出对话框,选YES.3).关闭单元设置对话框。
当实体单元赋予不了滚动体,则滚动体里存在壳单元即面,怎么删除壳单元?F2—elems—by config—点击视图显示白色魔方--delete5.添加材料属性:因为有外圈、保持架、滚动体、内圈、载荷面五部分,要对每部分加材料,所以要创建五个材料属性1).外圈、滚动体、内圈、载荷面材料属性:DEN:7.8E-6,EX:2.08E5,NU:0.32).保持架材料属性:DEN:7.75E-6,EX:2.19E5,NU:0.35.1添加滚动体材料弹出如下界面,把滚动体材料输入点Return即可。
5.2外圈、内圈、载荷面、保持架材料属性也按此方法添加。
最终材料有5个,如下图所示:5.3对5个部分施加材料:5.4.在Assign Value中选Mat set No.然后对号入座设置材料,同单元类型方法一样。
6.添加实常数1).因为载荷面是壳单元,所以我们需要对其设置一个实常数(SOLID164单元不需要实常数)。
此方法同单元类型与材料属性设置类似,Real set的具体参数我们先不进行设置,等文件放入ANSYS中再进行设置(Hyperworks中也可以设置)。
注意:在HyperMesh中我们应该给轴承赋予单元类型(壳单元中的实常数也要添加,可以不更改参数但是必须添加)、材料参数这些都是必须添加,然后再赋给相应的零件,这样才能导入ANSYS中去,才有可能计算成功。
2).将实常数施加到载荷面上:7.将文件导出:8.保存文件9.ANSYS读取文件:9.1运行ANSYS,工作目录设定及打开文件:点击PLOT-element显示有限元模型如果在HY里设置好,此步不需要再设定,检查一下即可按上图设置即可,关闭对话框。
9.3.更新材料:下图中材料编号1、2、3、4、5分别对应了滚动体、外圈、保持架、内圈、载荷面(此处对应与HY中施加的材料同步的),此处我们只需把材料3、5更新就可以了9.3.1 对3号材料重新定义:9.3.2 对5号材料重新定义:10.定义接触对(我们首先需要重新定义一个载荷面):10.1创建PART号(此处操作方便后面施加约束,很多初学者容易在这地方出错):此时系统会自动创建出part号,我们需要自己把part号我们的部件对应上去(根据材料号来对比较方便):由上图可以看出:PART 1----外圈(MAT 2)PART 2----保持架(MAT 3)PART 3----滚动体(MAT 1)PART 4----内圈(MAT 4)PART 5----载荷面(MAT 5)1)我们需要创建的接触为3-1,3-2,3-4,2)查看接触对:10.11 或者我们可以直接创建PART号(比较容易设置接触对)点击LS-DYNA OPTION----PARTS OPTION---ADD PART – OK1对应滚动体2对应外圈3对应保持架4对应内圈5对应载荷面然后就查看接触对LIST ENTITIES如上10.2 定义载荷与速度的参数:Parameters---array parameters---define/edit----Add同样的方法对V和T进行定义:10.3施加速度:速度施加到载荷面上(PART N0:5):10.4施加载荷:ANSYS中施加载荷需要有载荷的组元,因此我们需要创建一个节点元,方法如下:1)显示载荷面单元SELECT---ENTITIES,弹出如下对话框,按下图设置后点OK,然后PLOT----ELEMENTS,可得到载荷面有限元网格单元2)创建节点组元:SELECT---COMPONENT MANAGER至此我们创建了一个可以施加载荷的节点组元。
3) 施加载荷:创建一个LOAD 部件4)施加约束:选中外圈部分节点后,点OK,弹出如下图对话框(只放Z向的自由度):11计算时间的设置Solution----time controls----solution time----0.112.输出类型设置Output control----ADD/LS-DYNA13.输出点设置File output freq----Num of step---100014.计算如何查看模型的单元数和节点个数。
点TOOLS—COUNTS---选择ELEMT---按SHIFT框选全部,可以从图中看出。