基于ANSYS Workbench的液压挖掘机平台结构强度分析
基于数值模拟的发动机连杆强度分析及结构改进
基于数值模拟的发动机连杆强度分析及结构改进
程彬彬
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】连杆是发动机的重要组成零件之一,在各种载荷的作用下,容易出现塑性变形、断裂而导致失效。
为了分析连杆在工作过程中的应力大小及分布情况是否满足强度设计要求,通过SolidWorks软件建立了连杆的三维模型,将连杆的三维模型导入ANSYS Workbench中建立了连杆的结构力学有限元分析模型,并对其进行最大拉伸工况和最大压缩工况下的数值模拟分析。
结果表明,连杆在最大拉伸工况下的最大等效应力大于材料的许用应力,需要对连杆结构进行改进,以满足连杆的强度设计要求。
改进后,连杆最大拉伸工况下的最大等效应力由原来的392.16 MPa降低至223.38 MPa,下降43.04%,最大压缩工况下的最大等效应力由原来的164.02 MPa降低至160.68 MPa,下降2.04%。
改进后的连杆在两种工况下的最大等效应力均小于材料的许用应力,满足了强度设计要求,该研究为发动机连杆或其他类似产品的结构设计提供了一种思路和方法。
【总页数】3页(P18-20)
【作者】程彬彬
【作者单位】桂林信息科技学院
【正文语种】中文
【中图分类】TK403
【相关文献】
1.车用发动机连杆强度分析与结构改进
2.车用发动机连杆强度分析与结构改进
3.基于CFD数值模拟的FSAE赛车发动机进气系统改进分析
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5.基于数值模拟的汽车摆臂强度分析及结构改进
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学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化Chapter 1: Introduction to Ansys WorkbenchAnsys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析和结构优化软件。
它的功能强大，能够帮助工程师在设计过程中进行力学性能预测、应力分析以及结构优化等工作。
本章节将介绍Ansys Workbench的基本概念和工作流程。
1.1 Ansys Workbench的概述Ansys Workbench是由Ansys公司开发的一套工程分析软件，主要用于有限元分析和结构优化。
它集成了各种各样的工具和模块，使得用户可以在一个平台上进行多种分析任务，如结构分析、热分析、电磁分析等。
1.2 Ansys Workbench的工作流程Ansys Workbench的工作流程通常包括几个基本步骤：（1）几何建模：通过Ansys的几何建模功能，用户可以创建出需要分析的结构的几何模型。
（2）加载和边界条件：在这一步骤中，用户需要为结构定义外部加载和边界条件，如施加的力、约束和材料特性等。
（3）网格生成：网格生成是有限元分析的一个关键步骤。
在这一步骤中，Ansys Workbench会将几何模型离散化为有限元网格，以便进行分析计算。
（4）材料属性和模型：用户需要为分析定义合适的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
此外，用户还可以选择适合的分析模型，如静力学、动力学等。
（5）求解器设置：在这一步骤中，用户需要选择适当的求解器和设置求解参数，以便进行分析计算。
（6）结果后处理：在完成分析计算后，用户可以对计算结果进行后处理，如产生应力、位移和变形等结果图表。
Chapter 2: Finite Element Analysis with Ansys Workbench本章将介绍如何使用Ansys Workbench进行有限元分析。
我们将通过一个简单的示例，演示有限元分析的基本步骤和方法。
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。
挖掘机工作装置运动和疲劳强度分析
设计计算DESIGN & CALCULATION挖掘机工作装置运动和疲劳强度分析武慧杰1，杨建伟1，张志强2（1. 北京建筑大学 机电与车辆学院，北京 100044；2. 中交路桥北方工程有限公司，北京 100024）［摘要］针对挖掘机工作装置的疲劳损伤，利用Pro/E 及ANSYS 进行三维建模及有限元分析。
通过Pro/E 平台中的机构模块分析工作装置的极限位姿以及运动参数，然后利用工作装置位姿转换，基于力矩平衡关系，对斗杆挖掘和铲斗挖掘工况下的铰点进行受力分析，获取工作装置各铰点的最大载荷。
在此基础上，利用ANSYS 疲劳强度分析得出挖掘机最小疲劳全寿命。
研究结果可为挖掘机工作装置结构设计提供理论参考。
［关键词］挖掘机；运动分析；疲劳强度；全寿命［中图分类号］TU621 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X （2015）06-0089-05Kinematics and fatigue strength analysis of excavator working deviceWU Hui -jie ，YANG Jian -wei ，ZHANG Zhi -qiang本文在Pro/E 软件中对挖掘机整机进行实体三维建模，并运用Pro/E 的机构运动分析模块对挖掘机工作装置的包络图及铲斗齿尖的位移、速度和加速度进行仿真模拟。
然后基于ANSYS 软件，结合工作装置位姿关系计算工作装置各铰点承受的最大载荷，在此基础上对挖掘机动臂、斗杆进行应力和全寿命分析，得到挖掘机工作强度和使用寿命的校核结果，为挖掘机工作装置强度和可靠性分析提供了高效的解决办法。
１ 挖掘机三维建模与虚拟仿真1.1 工作装置原理与结构液压挖掘机的作业过程包括铲土挖掘、满载回转、举升卸载、空斗返回等，其中反铲作业设备是液压挖掘机的主要工作装置［1］，由动臂、斗杆、铲斗、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、连杆等组成，其结构如图1所示。
坐底式平台结构疲劳强度分析
坐底式平台结构疲劳强度分析陆超;李亚军【摘要】采用疲劳简化分析方法和谱分析方法,使用ANSYS软件对某坐底式平台进行了结构疲劳强度的校核.根据作业场地环境条件进行了详细的工况划分,运用热点应力的谱分析法计算对关键节点进行了细部疲劳分析.结果表明,该部分结构设计符合疲劳强度要求.【期刊名称】《造船技术》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】8页(P44-51)【关键词】坐底式平台;疲劳强度;谱分析法;ANSYS【作者】陆超;李亚军【作者单位】中国舰船研究设计中心,湖北武汉 430064;中国舰船研究设计中心,湖北武汉 430064【正文语种】中文【中图分类】P75analysis ANSYS坐底式海洋平台由于其设计建造周期短、造价低廉的优势，在河流和海湾等30 m 以下的浅水域以及海床平坦的浅海区域的油气勘探开发作业中发挥了重要的作用[1～3]。
我国渤海沿岸的胜利油田、大港油田和辽河油田，由于其浅水的海况条件，在开采过程中广泛使用了坐底式平台进行作业[4,5]。
由于处在各种不利海况和复杂交变载荷作用下，平台结构疲劳破坏是结构失效的重要因素。
因此对平台结构的疲劳强度分析是十分必要和关键的。
根据中国船级社颁发的《海上移动平台入级规范》2012版规定[6]：疲劳校核的目的是确保平台结构在营运期间具有足够的疲劳寿命。
疲劳寿命的计算结果可用作制定平台在制造和工作期间检验规程的依据。
疲劳分析的范围和方法将取决于平台设计中所考虑的预期作业模式和区域。
结构的疲劳设计寿命应不小于平台的设计年限，且不小于20 年。
对于可能产生潜在疲劳裂纹的任一焊缝和引起应力集中的结构形式均应进行抗疲劳设计。
必要时，应进行节点细部的疲劳分析。
对于柱稳式平台，校核部位主要包括以下内容：撑杆；撑杆与下壳体、柱体和甲板相连处；主柱与下壳体相连处；主要结构不连续处。
目前海洋平台分析校核中常用的平台疲劳分析方法主要有疲劳简化分析方法、随机疲劳分析方法以及确定性方法。
基于ANSYS的副车架结构强度及模态分析
基于ANSYS的副车架结构强度及模态分析杨德胜; 蒋清丰; 刘庆; 李先彬; 饶志明【期刊名称】《《制造业自动化》》【年(卷),期】2019(041)009【总页数】3页(P12-14)【关键词】压裂车; 副车架; 有限元分析; 结构强度; 模态分析【作者】杨德胜; 蒋清丰; 刘庆; 李先彬; 饶志明【作者单位】四川宝石机械专用车有限公司广汉 618300; 斯伦贝谢科技服务成都有限公司成都 610200【正文语种】中文【中图分类】TE90 引言压裂车是将高压、大排量的压裂液压入地层裂缝，从而撑开地层将支撑剂挤入裂缝的主要设备，目前，压裂车已成为石油压裂所用的核心设备之一。
压裂车主要由运载底盘和台上设备（包含发动机、变速箱、压裂泵和散热器四大主件）所组成，中间通过副车架来连接。
在压裂车使用过程中，副车架得有足够的强度和刚度，才能承受所有台上设备由于不断振动所产生的应力影响。
因此，减小副车架的变形已成为压裂车设计时需要重点考虑的问题[1]。
压裂车副车架的结构强度是影响压裂车使用寿命的重要因素之一，吴汉川[2]等分析了衡梁数量对副车架承载能力的影响；高媛[3]，王旱祥[4]等通过分析提出了优化压裂车车架设计及上装布置的建议。
Liu J等[5]分析了主框架与副车架之间的连接器数量和位置对底盘承载能力的影响。
以上研究对现有压裂车副车架的结构强度分析较少，无法为副车架的结构优化提供理论依据。
因此，本文通过三维建模软件建立副车架的三维模型，并借助有限元分析软件对副车架的结构分析，查找薄弱环节，为后期有针对性的进行加强副车架结构强度、提高副车架的承载能力提供理论依据。
该研究的开展有效提高了副车架的实际应用，具有重要的实际意义。
1 有限元模型的建立根据对压裂车副车架结构进行分析与测量，并结合三维CAE软件建立了如图1所示的副车架结构模型。
由图1可知，该副车架主要由两根主梁和若干纵梁组成，发动机底座、变速箱底座、散热器底座和压裂泵底座等附属支架通过焊接与车架相连，副车架通过止推板与主车架连接。
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。
ansys-workbench的轴结构强度校核计算[精品文档]
![ansys-workbench的轴结构强度校核计算[精品文档]](https://img.taocdn.com/s3/m/474a9f23a76e58fafab003ea.png)
轴有限元分析1 概述本计算是对轴进行强度校核仿真，通过SOLIDWORKS软件对轴进行三维几何建模，在ANSYS/WORKBENCH软件中进行有限元网格划分、载荷约束施加，计算轴在工作状态下的结构应力及形变量，校核轴的强度是否满足要求。
2 材料参数轴采用的材料——，其材料各力学属性见表1。
表1 材料属性材料名称弹性模量泊松比密度——200GPa 0.3 7850kg/m33 结构有限元分析3.1 结构几何模型打开WORKBENCH软件，将Static Structural模块左键按着拖入到右侧工作窗口内，如图1。
图1右键点击Geometry，选择Import Geometry，点击Browse，最后选择我们在SOLIDWORKS里面建好的三维模型，如图2所示。
图2双击Geometry，进入DM界面。
右键点击Import1，点击Generate,最终显示的几何模型如图3所示。
图33.2 结构有限元模型关闭DM界面，重新回到工作窗口。
双击Model，如图5所示。
图4双击Model后，进入DS界面。
左键点击Mesh，左键点击Generate Mesh，进行网格划分，最终画好的有限元模型如图5所示。
图53.3 载荷和约束3.3.1载荷根据轴的工作方式，在轴的右端齿面上的载荷分别圆周力、径向力、和轴向力其中通过计算得到，圆周力为90.42N,径向力为33.80N，轴向力为21.2N，其次在轴中段会施加一个弯矩，大小为278.5N·mm。
具体的载荷施加如图6所示。
图63.3.2约束根据轴的工作方式，在轴的两端添加约束，即距离左端3.5mm处和距离右端15mm处固支。
点击Support 选择Fixed Support，选择约束处，点击Apply，如图7所示。
图73.4 有限元计算结果在设置好载荷和约束后，点击Solution，选择Insert，选择Deformation，选择Total，添加变形约束结果显示，点击Solution，选择Insert，选择Stress，选择Von-Mises，添加应力结果显示。
基于ANSYS WORKBENCH的六自由度机械臂有限元分析及结构优化
１ 六 自由度机械臂有 限元分析
１ ． １ 有限元模型的建立
臂构 件 较 多且 等 效 简化 后造 型 简单 ， 因此 可 以选 用Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ， 网格 大 小 为 ２ ０ ， 自动 网格 划 分 ，如 图１ 所 示 ，节 点数 量 为４ ７ ４ ４ ２ ，单 元数 为２ ２ ８ １ ２ 。后
下 点 ：
行 的可 靠 性 ，需 要 对 其 进 行 机 械 结 构 分 析 。近 年
来 对 机 械 结 构 的 分 析 已 经 从 结 构 静 力 学 延 伸 到 了
动 力 特 性 领 域 ，特 别 是 对 振 动 分 析 的 模 态 仿 真 已
１ ）简 化 各种 连 接 ，将 齿轮 啮 合 简化 为 轴 和孔
姜振 廷 ，郑忠 才 ，董 旭
Ｊ ｌ ＡＮＧ Ｚｈ ｅ ｎ ． ｔ ｉ ｎ ｇ，ＺＨＥＮＧ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ． ｃ ａ ｉ ， ＤＯ ＮＧ Ｘｕ
（ 山东建筑大学 ，济南 ２ ５ ０ １ ０ １ ）
摘 要 ： 六 自由度机械臂作为机器人的 主要执 行机构 ，其机械性能决定 了工作的可靠性 。论文针对机械 臂的整体结 构进行 静力学特性和 振动特 性研究 ，基于Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ＷＯ Ｒ Ｋ Ｂ Ｅ Ｎ Ｃ Ｈ 的有 限元分析功 能 ，得到 了静 力学仿真和 模态仿 真的结果 ，并对 结果进行 了分析 ，在此基础 上对机械 臂进行 了减重优化 ，通过模态分析 ，验证 了优 化结果的可靠性。 关键 词 ：机械臂 ；有限元 ；Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ＷＯ Ｒ Ｋ Ｂ Ｅ Ｎ Ｃ Ｈ
限 元分 析 。
软 件 中完 成 材 料 属性 的加 载 ，接 触 面 的 约 束 ， 网
格 的 划 分 。 其 中 机 械 臂 连 接 部 分 及 夹 持 手 材 料 为 不 锈钢 ， 弹性 模 量 ｌ ９ ３ Ｇ Ｐ ａ ，泊 松 比０ ． ３ １ ， 密度 ７ ７ ５ ０ ｋ ｇ ／ ｍ。 ，其 他 部 分 等效 为硬 铝 合 金 ，弹 性模 量 ７ １ ＧＰ ａ ，泊松 比０ ． ３ ３ ，密度 ２ ７ ７ ０ ｋ ｇ ／ ｍ 。接 触面 选用 Ｂｏ ｎ ｄ ｅ ｄ 和Ｎ ｏ Ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 两种 面约 束 定义 ， 由于 机械
用ANSYS WORKBENCH对装配体做强度分析时的计算心得
用ANSYS WORKBENCH对装配体做强度分析时的计算心得**********************原创 对装配体做结构分析时的注意事项：1.没有必要在DM（DesignModeler）中使用Boolean将所有的体（body）合并为一个体。
这样做会导致合并前各个体的网格划分不规则，严重时导致网格划分失败。
2.也没有必要在DM中使用Form New Part将各个body重新组合为一个part。
虽然这样做可以保证划分网格时，两body交界处网格节点重合，划出较高质量的网格；但是，另一方面，合并为一个part可能导致网格划分失败。
对装配体做结构分析时的步骤：1.在三维软件中，零件造型、装配完毕后生成IGS文件。
2.将IGS文件导入到Ansys Workbench的DesignModeler中。
之后，在DM中对个别的body进行Boolean操作，以获得较好的压力作用面。
对于存在搭接面的情况（图一），可以图一使用imprint操作或者projection操作，以获得较好的压力作用面。
3.Workbench会自动识别装配体的连接（connection）。
查看details of “connection”中参数tolerance value的数值，两body（或body和edge）之间的距离小于此数值时，Workbench 会认为两者连接在一起。
只要三维制图精度足够，这一数值可以默认值不变。
4.对于装配体中各部件材料不完全相同时，可以在Model中对Geometry下某个solid 设置它的材料特性。
前提是Engineering data里添加了所需的材料特性。
基于ANSYS的液压挖掘机工作装置有限元分析
邵阳学院学报 （ 自然 科学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
３ ．Ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｃ ｉ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｔ ｕ ｅ ｏ ｆ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ Ｙ ｕ ｃ ｈ ａ ｉ Ｈ ｅ ａ ｖ ｙ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ， Ｙ ｌｉ ｕ ｎ ， Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ ５ ３ ７ ０ ０ ５ ， ｈｉ Ｃ ｎ ａ ）
ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｌｃ ａ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｃ ｈ ｅ ｃ ｋ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ：ｂ ｏ ｏ ｍ’ Ｓ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｖ ａ ｌ ｌ
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ansys_workbench_14.5数值模拟工程实例解析
ansys workbench 14.5数值模拟工程实例解析1. 引言1.1 概述本文以ANSYS Workbench 14.5为主题，介绍了数值模拟在工程实例中的应用。
ANSYS Workbench 14.5是一种强大的工程仿真软件，可以用于解决各种工程问题。
通过利用该软件的分析功能，可以预测和优化产品性能，并减少研发过程的试验成本和时间。
本文将以一个具体的数值模拟工程实例为案例，详细解析ANSYS Workbench在工程仿真中的应用。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分：引言、正文、示例解析、讨论与分析以及结论。
引言部分将提供背景信息、目的和文章结构概述；正文部分将涵盖整个工作流程和模拟步骤的详细说明；示例解析将对所选实例进行介绍、数值模拟过程和结果分析；讨论与分析将从多个角度对结果进行评估和探讨；最后，在结论部分总结全文并给出一些展望。
1.3 目的本文旨在通过一个具体实例来深入了解ANSYS Workbench 14.5在数值模拟中的应用，展示其功能和优势。
通过详细描述实例的工程背景、问题描述和模拟过程，读者能够更好地理解如何使用ANSYS Workbench 14.5来解决各种工程问题。
同时，通过结果分析和讨论，读者可以了解该软件在不同应用领域中的潜力和局限性。
最终的目标是提供给读者一种对ANSYS Workbench 14.5进行数值模拟工程实例解析的全面了解和指导。
2. 正文在本文中，我们将详细介绍使用ANSYS Workbench 14.5进行数值模拟的过程。
ANSYS Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以对各种工程问题进行模拟和分析。
为了更好地展示工程实例解析过程，我们选取了一个实际的例子来进行演示。
这个实例涉及到一个机械零部件的结构强度分析，通过使用ANSYS Workbench 进行数值模拟，我们可以评估该零部件在受力情况下的变形和应力分布情况。
基于ANSYS的机械结构强度计算及优化设计
基于ANSYS的机械结构强度计算及优化设计随着科技的不断发展，机械结构在各行各业中扮演着至关重要的角色。
为确保机械结构的安全性和可靠性，强度计算和优化设计成为了不可忽视的环节。
本文将介绍如何利用ANSYS软件进行机械结构的强度计算及优化设计，旨在提升产品的质量和性能。
1. 强度计算的基本原理强度计算是指通过数学方法和有限元分析等技术手段，预测机械结构在特定工况下的受力状态和应力分布，以评估其承载能力和强度情况。
ANSYS作为一款强大的有限元分析软件，提供了丰富的分析工具和模拟功能，可以高效准确地进行机械结构的强度计算。
2. 剖析ANSYS软件的应用ANSYS软件支持用户对机械结构模型进行网格划分、材料属性定义、加载条件设置等操作，并可以对结构进行静力、动力、热力学等方面的强度计算。
在进行强度计算之前，用户需要先建立准确的模型，并进行网格划分。
通过选择各个部件的材料属性和相应的加载条件，可以模拟出真实工况下机械结构的受力状态。
3. 强度计算结果的分析在进行强度计算后，ANSYS能够生成大量的数据和图形，如应力云图、位移变形图、应力分布图等。
通过这些图形和数据，用户可以直观地了解机械结构的受力情况，进而分析结构的强度和刚度情况。
根据实际需求，用户可以对强度计算结果进行进一步的优化设计。
4. 优化设计的思路和方法机械结构的优化设计是通过对结构形状、材料和参数等方面的调整，以达到优化目标的一种方法。
在进行优化设计时，考虑到机械结构的复杂性和多变性，我们可以采用基于ANSYS软件的仿真和优化技术。
通过设置设计变量、约束条件和优化目标，可以对机械结构进行参数优化和拓扑优化，从而改善结构的性能。
5. 优化设计案例分析以一个机械零部件的优化设计为例，首先在ANSYS中建立机械结构的有限元模型并进行强度计算。
然后，设定设计变量和约束条件，以降低结构的重量和提高承载能力为优化目标，利用优化算法进行设计迭代。
通过多次迭代计算和评估，最终获得一个满足设计要求的优化结构。
基于ANSYS的挖机动臂强度分析报告
基于ANSYS的挖机动臂强度分析报告1.概述：基于ansys软件对挖机动臂进行有限元分析，校核了动臂在几处铰孔载荷下的强度和刚度，最终计算表面，满足强度要求。
几何模型如下所示：图1 几何模型2.有限元建模动臂结构较为复杂，存在倒角、铰孔、凸台等不规则特征，所以采用四面体建模，单元类型选用solid185。
solid185单元用于构造三维固体结构.单元通过8个节点来定义,每个节点有3个沿着xyz方向平移的自由度.单元具有超弹性,应力钢化，蠕变,，大变形和大应变能力.还可采用混合模式模拟几乎不可压缩弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料。
图2 solid185单元类型动臂结构材料为Q345，其弹性模量为 2.1e5MPa，泊松比为0.3，材料的屈服极限为345MPa。
如下图所示。
图3 材料属性对动臂结构进行网格划分，采用自由划分，网格为四面体结构。
如下所示，在铰孔等特征处需要对网格进行局部加密，因为这些为主要受力区域，会出现一定程度的应力集中，所以网格需要加密，同时圆孔需要加密网格才能体现出圆弧的特征，如果网格较小，圆孔体现出的是多边形特征，则此时结构的实际情况会失真。
图4 网格模型最终网格总数为42804，节点总数为9479。
3. 载荷约束对动臂结构进行约束加载，动臂结构在实际工作中并没有固定约束部分，处于动平衡状态，主要受到连接铰孔的外载荷，但是有限元求解必须要消除刚体位移，结构不能处于动平衡状态，结构必须为静定或者超静定结构，所以可以通过对动臂结构上某些节点施加约束，所施加的约束刚好可以消除结构的全部刚体自由度，同时也不会对动臂引起附加约束，如果直接在动臂节点上施加约束，由于约束本身会引起附加刚度，所以这样必然会影响计算结果，所以通过弹簧的方式，在节点上建立对地弹簧，约束弹簧端部，通过调整弹簧刚度来避免约束节点对结构产生的附加刚度，同时还可以通过约束弹簧端部来消除刚体位移，如下图所示，同时打开惯性释放。
ANSYSworkbench结果后处理与强度理论与应力状态（BY木儿山下）
ANSYSworkbench结果后处理与强度理论与应力状态（BY木儿山下）在机械CAD上发一个原创后处理的心得。
新手可看，老鸟勿喷。
1.Workbench中查看第一、二、三、四及莫尔强度理论应力结果应力校核时，对于不同材料不同的应力状态应采用不同的强度理论1.1 脆性材料的单、二向应力状态，塑性材料的三向应力状态采用第一强度理论σ1≤[σ]Workbench查看结果，直接就是stress中的Maximum Principal Stress1.2 脆性材料的三向应力状态，塑性材料的单、二向应力状态采用三、四强度理论第三强度理论，(σ1-σ3)≤[σ]Workbench查看结果：需自定义输出结果，User Defined Result -----expression中输入“s1-s3”即可第四强度理论，sqrt(σ1^2+σ2^2+σ3^2-σ1σ2-σ2σ3-σ3σ1)<[σ]Workbench查看结果：Equivalent（VON-MISES） Stress1.3莫尔强度理论是在第三强度理论上考虑材料承受拉压不同(σ1-b*σ3)≤[σ] b=许用拉应力/许用压应力Workbench查看结果：需自定义输出结果，User Defined Result -----expression中输入“s1-b*s3”即可2.理论力学中计算的切应力在WORKbench中的显示（概念问题）一般做完结果看的是Equivalent（VON-MISES） Stress ，这个应力绝不是切应力，新手在看结果时往往会混淆这个概念。
而有时又要看切应力，这完全是一个概念倒腾问题，因为看切应力的目的其实就是第三强度理论。
需自定义输出结果，User Defined Result -----expression中输入“s1-s3”即可。
3.结果的柱坐标显示（显示切应变变形量）流程大概是这样的，首先建立一个柱坐标系，然后输入结果的时候coordinate system改为那个柱坐标系即可。
液压挖掘机动臂应力应变有限元分析
液压挖掘机动臂应力应变有限元分析作者：白容赵京星来源：《价值工程》2013年第18期摘要：挖掘机作业时，动臂作为主要承载部件会承受很大的复合外力，影响动臂的强度，甚至造成动臂变形。
因此挖掘机的使用期限和安全与动臂性能相联系。
本文通过有限元分析判断动臂是否安全可靠，进而寻找结构存在的不足或缺陷，进一步完善动臂结构，使动臂结构更加科学合理。
Abstract： When the excavator is working， as the main load-bearing components， the working arm will bear great composite external force， which affects the strength of the working arm， even causes deformation. So the service life and safety of the excavator is related to the performance of working arm. This paper through the finite element analysis to estimate whether a working arm is safe， and finds deficiencies and defects existing in the structure， further perfects the working arm structure， and makes the working arm structure is more scientific and reasonable.关键词：液压挖掘机；应力；应变Key words： hydraulic excavator；stress；strain中图分类号：TU621 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）18-0049-031 动臂结构在液压挖掘机的工作装置中，动臂是主要的承载部件，直接影响到挖掘机的使用寿命。
基于RecurDyn和Ansys Workbench的活塞强度分析
基于RecurDyn和Ansys Workbench的活塞强度分析作者：王小兵刘保安王玉芝一、引言某款发动机是公司最近攻关的难点，其曲轴系动力学、曲柄连杆机构静强度计算是公司基础研究项目的重要内容。
从资源使用角度考虑，分别采用了多体动力学仿真软件RecurDyn 和高端通用机械分析程序Workbench进行分析。
RecurDyn进行的运动学/动力学计算结果可作为相关部件强度计算的载荷输入数据，这是活塞强度分析的数据准备工作。
活塞作为发动机最重要的部件之一，所处的工作条件也相当恶劣：高温、高速、高负荷、润滑不良、冷却困难等。
因此它也是发动机中故障发生率较高的零件之一。
在工作中，活塞除受高温燃汽的加热作用外，还受到气体压力、往复惯性力和连杆在倾斜位置时侧压力的周期性冲击作用。
这些外部载荷通过软件模拟可以得到量化工作过程中活塞应力分布，并可评估活塞的强度是否满足使用要求，并为活塞设计提供参考。
本文应用多体动力学方法和有限元方法对某款发动机活塞进行强度分析，通过分析结果评估热负荷与机械负荷对活塞应力分布的影响，确定高应力区域，并为设计提供参考。
二、某款发动机曲轴系多体动力学建模某型号发动机是一款133排量的发动机。
将CATIA产生的曲柄连杆机构三维实体模型不经简化直接以STP格式导入RecurDyn软件。
在模型中忽略油环衬套、活塞环等零件，与其他零件相比，这些零件的质量很小，对运动学/动力学计算结果的影响可忽略不计。
曲柄连杆机构的CATIA模型如图1所示。
导入RecurDyn软件的模型如图2所示。
曲柄连杆机构的CATIA模型曲柄连杆机构多体动力学模型将滚针轴承的滚针和支架合并为一个零件，模拟整个滚针轴承。
根据连杆机构的实际工作情况，模型中采用的约束方式与施加的载荷条件为：◎活塞与地面间：Translational(平动);活塞与活塞销间：Revolute(转动)。
◎活塞销与连杆小端间：Revolute;连杆大端与曲柄销间：Revolute。
基于doe方法的液压挖掘机斗杆优化设计
通过灵敏度分析、局部优化分析确定最优设计方案。
关键词：斗杆；参数化建模；DOE优化方法；有限元分析
中图分类号:TP 391.7;TH 122
文献标志码:粤
文章编号：员园园圆原圆猿猿猿（圆园20）05原园046原园3
Optimal Design of Hydraulic Excavator Stick Based on DOE Method
角 度4 jiao原 5
6
du2，主
7
要参数
8
示意如 9
图 4 所 10
示 。 定 11
70.000 50.000 50.000 50.000 50.000 33.739 66.261 33.739 66.261
11.000 10.000 12.000 11.000 11.000 10.187 10.187 11.813 11.813
有足够刚度和强度的条件下,寻求最优设计方案,使斗杆
整体箱型结构具有最佳承载能力。
7
1 DOE设计方法
DOE (Design of
1
8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
3 45
Experiment) 设 计 方 法是基于过程优化 环节，分析输入与输 9 出参数之间的变化
关系，辨识诸多参数
6
中的关键因子，确定 图1 某型液压挖掘机斗杆结构图 1.斗杆油缸支耳 2.底板 3.后支座 4.内 最佳参数组合，为后
Keywords: stick; parametric modeling; DOE optimization method; finite element analysis
0引言
选取斗杆参数化模型中主要设计参数作为结构轻量
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(kg/mm^3) (MPa ) Q 345B 7.85E -6 2 .0 6E5 0.3 (MPa) 345
(MPa ) 5 10-600
铲斗水平） ， 铲斗产生最大挖掘力， 如图 3 所示， 此时 上， 斗杆竖直、 斗杆油缸长度为 1392mm， 铲斗油缸长度 动臂油缸长度为 1225mm， 为 1240mm。
1 8 6 09 4
1 0 6 48 2
3 建立平台有限元模型 在 pro/e 三维建模软件中建立液压挖掘机平台结构几何模型， 简化对分析结果没有影响的一些小特征， 如小圆孔 、 小倒角等小特 采用 10 节点 3 征， 然后导入 ANSYS Workbench 有限元软件中， 自由度实体单元 solid187 进行网格划分，共划分 169555 个单元、 321973 个节点，平台有限元模型如图 4 所示。 图 1 液压挖掘机平台结构 2 定义平台分析工况 利用有限元对平台进行强度分析时，首先需要定义分析工况， 原则上是使平台主梁产生最大弯矩作为分析工况， 此时工作装置的 位置姿态是唯一确定的， 定义以下两种工况作为平台强度分析的工 况： 工况 1： 最大挖掘深度， 铲斗液压缸发挥最大挖掘力， 如图 2 所 示， 此时动臂油缸长度为 990mm， 斗杆油缸长度为 1050mm， 铲斗油 缸长度为 924mm。 工况 2： 挖掘机稳定系数最小位置 （动臂前后两铰孔在水平线
图 4 平台结构有限元模型
基金项目:广西机电职业技术学院科研项目， 项目编号： 2017YKYZ004。 作者简介： 覃祖和 （1986） ， 男， 壮族， 广西象州人， 广西机电职业技术学院， 助教， 工程硕士， 机械结构优化与 CAD/CAM/CAE 技术。
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4 定义平台边界条件 4.1 添加约束 ANSYS Workbench 软件提供了 7 种约束类型，分别为固定约 束 (Fixd Support)、 给 定 位 移 约 束 (Displacement)、 无 摩 擦 约 束 (Frictionless Support)、 圆 柱 面 约 束 (Cylindrical)、 仅 受 压 缩 约 束 (Compression Only Support)、 简单支承约束 (Simply Support)、 固定旋 转约束 (Fixed Rotation)， 每种约束类型都有其应用场合， 在分析时， 应根据分析对象的实际边界条件来选择合适的约束类型。 液压挖掘 机平台下部与回转支承通过高强度螺栓固定连接， 与回转支承一起 做回转运动， 连接处刚度非常大， 所以在平台与回转支承接触面施 加固定约束(Fixed Rotation)。 4.2 施加载荷 液压挖掘机平台除了承受动力装置 、 司机室、 多路阀 、 油箱 、 马 平衡重及覆盖件等自重外， 更主要的还是承受工作装置工作时 达、 产生的挖掘力， 挖掘力通过动臂油缸铰点 、 动臂铰点传递至平台主 梁上， 动臂油缸铰点作用力和动臂铰点作用力的大小和方向根据工 况而定， 前文定义工况时已经计算完毕， 见表 2 所示。 为了获得平台 结构受载的真实情况， 用质量点模拟平台上安装部件的重量， 各部 动臂油缸铰点作用力和动臂铰点作用力用轴 件的重量见表 3 所示， 承载荷(Bearing Load)模拟， 因为铰点是销轴与孔的间隙配合， 受载 时， 销轴圆柱面有一部分与孔表面分离、 一部分与孔表面接触， 施加 轴承载荷可以正确模拟铰孔处受载情况的状态。 表 3 平台上安装部件的重量 （kg）
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5 0 64 9
1 4 0 95 0
平台强度分析时， 一般选取强度安全系数 S 为 1.5 ～2， 考虑焊 缝质量对结构强度性能的影响，焊缝处的强度安全系数取 S=2， 则 许用应力[σ]=175MPa， 其余部位的强度安全系数取 S=2， 则许用应力 [σ]=345/2=230MPa。
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图 2 工况 1
图 3 工况 2
经受力分析计算， 在两种工况下， 动臂油缸与平台铰点 、 动臂与 平台铰点的作用力大小及其与水平方向的夹角如表 2 所示。 表 2 两种工况下平台铰点受力大小及水平夹角
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科技论坛
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基于 ANSYS Workbench 的液压挖掘机平台结构强度分析
覃祖和 张丽丽 ） （广西机电职业技术学院， 广西 南宁 530007 摘 要:液压挖掘机平台是一个重要的受力结构件， 在挖掘作业时， 平台既要承受上部机体的重量， 又要承受工作装置的挖掘力， 为了 验证所设计的平台结构是否满足强度要求， 采用 ANSYS Workbench 有限元软件对平台结构进行挖掘工况下的强度分析， 分析结果表明， 在挖掘工况下， 挖掘机平台结构满足强度设计要求。 关键词:液压挖掘机； 平台结构； ANSYS Workbench； 强度分析 平台结构是液压挖掘机的一个重要结构件， 由若干的横梁和纵 司机室 、 马达 、 梁焊接而成的箱型结构， 平台上面布置有动力装置 、 多路阀、 覆盖件、 平衡重等， 下部用螺栓与回转支承固定连接， 与回 转支承一起做回转运动。挖掘机挖掘作业时， 平台既要承受上部机 械装置的重量， 又要承受工作装置的挖掘力， 因此， 平台结构应该具 备足够的强度， 在挖掘作业时才能保证平台不被破坏， 同时还必须 具有足够的刚度， 如果刚度不足， 将会导致平台产生过大的变形， 造 成挖掘机过早磨损和损。 由于液压挖掘机平台结构和受力都比较复 杂， 难以用手工对其进行精确的强度计算和校核， 在过去的设计中， 往往采用经验法和类比法进行设计， 难以保证结构强度和刚度是否 满足设计要求， 随着对挖掘机性能提出越来越高的要求， 经验法和 计算机和有限元技术 类比法设计已经不符合现代设计要求。目前， 的不断成熟和发展， 采用有限元技术对挖掘机平台这样复杂的结构 件进行强度分析已经成为很容易解决的问题了。 本文利用 ANSYS Workbench 有限元软件对某公司生产的某型 号液压挖掘机平台结构进行强度分析， 验证平台结构的强度是否满 足设计， 为挖掘机企业设计人员提供参考和借鉴。 1 平台几何模型及材料性能 该平台 某公司生产的某型号液压挖掘机平台结构如图 1 所示， 材料为 Q345B， 其材料力学性能如表 1 所示。 表 1 Q345B 材料力学性能