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1、联轴器的静力分析1.问题分析考查联轴器在工作时发生的变形和产生的应力。联轴器模型如图1所示。联 轴器在底面的四周不能发生上下运动，即不能发生沿轴向的位移；在底面的两个 圆周上不能发生任何方面的运动；在小轴孔的孔面上分布有106pa的压力；在大 轴孔的孔台上分布有107pa的压力；在大轴孔键槽的一侧受到105pa的压力。弹 性模量取2.06ell,泊松比取0.3。VOLUMES图1联轴器示意图模型建立包括：定义单元类型和实常数；定义材料属性；建立三维几何模型; 划分有限元网格。2.1 定义单元类型在进行有限元分析时，首先应根据分析问题的几何结构，分析类型和所分析 的问题精度等，选定适合具体分析的
2、单元类型。本例中选用十节点四面体实体结 构单元Tet 10Node92。Tet 10Node92可用于计算三维问题。2.2 定义实常数本实例中选用十节点四面体实体结构单元Tet 10Node92,不需要设置实常 数。2.3 定义材料属性本实例所采用的材料属性根据题意得知，弹性模量取2.06ell,泊松比取0.3o 将这两个数据依次输入EX文本框和PRXY文本框即可。2.4 建立三维几何模型1)创立圆柱体第一个圆柱体：WPX输入0, WPY输入0, Radius输入5, Depth输入10, 点击APPLY继续输入第二个圆柱体的参数。第尔个圆柱体：WPX输入12, WPY输入0, Radius输
3、入3, Depth输入4, 点击OK。从而得到两个圆柱体。如图2所示。VOLUMESTYPE NUMANDEC 16 200900:34:28图2生成的两个圆柱体2)建立两圆柱面相切的四个关键点在以大圆柱体底面圆心为原点的局部坐标系中，大圆柱体的相切点的坐标为 (5,-80.83,0), (5,80.83,0)。在以小圆柱体底面圆心为原点的局部坐标系中，大圆柱体的相切点的坐标为 (3,-80.83,0), (3,80.83,0)。3)生成与圆柱底面相交的面首先将坐标系转到全局坐标系下，然后利用Lines-Strainght lines命令将刚 刚建立的四个相切点连接成4点直线。再利用Arbit
4、rary-By Lines命令依次点选刚刚建立的4条直线，从而生成与 圆柱底面相交的面。如图3所示。AREASTYPE NUM图3创立四边形面4)沿面的法向拖拉面形成一个四棱柱选取Operate-Extrude-Areas-Along Normal+命令，然后选择刚刚生成的四 边形面，再输入DIST=4,单击OK后生成四棱柱如图4所示。图4生成四棱柱5)形成大圆柱的轴孔首先应该偏移工作平面至坐标(0Q8.5)。创立圆柱体WPX输入0, WPY输入Radius输入3.5, Depth输入1.5, 点击Apply；继续创立第2个圆柱体WP X输入0, WP Y输入0, Radius输入 2.5,
5、Depth输入-85 点击OK生成2个圆柱体。选取Booleans-Subtract-Volumes命令，将联轴体大圆柱中减去刚生成的2 个圆柱体，从而形成轴孔。偏移工作平面至坐标(0,0,0)。生成长方体，依次输入xl=0,x2=-3,yl=-0.6,zl=0,z2=8.5。利用Booleans-Subtract-Volumes命令，从轴孔中减去刚生成的长方体，从 而得到最终的轴孔。如图5所示。VOLUMESTYPE MUKANDEC 16 200913:21:38图5生成较大轴孔6)形成小圆柱的轴孔首先应偏移工作平面至(12,0,2.5)创立圆柱体WPX输入0, WPY输入0, Radiu
6、s输入2, Depth输入1.5，点 击Apply；继续创立第2个圆柱体WPX输入0, WPY输入0, Radius输入1.5, Depth输入-25点击OK生成2个圆柱体。体,7)选取Booleans-Subtract-Volumes命令，从联轴体中减去刚生成的2个圆柱 从而形成轴孔。连结所有体并显示组合体选择 Booleans-Glue-Volumes 命令，再点击 Pick All 命令选择 Booleans-Add-Volumes 命令，再点击 Pick All 命令翻开体号显示开关并画体。最终结果如图6所示。图6生成的2个轴孔2.5 划分有限元网格本实例采用的网格划分方法是Tet 1
7、0Node 92单元对三维实体划分自由网格。在ANSYS的线划分控制对话框中，在No.of element divisions文本框的数据 中输入10。在ANSYS的选择体进行网格划分的对话框中，点击Pick All,将所 有体都进行网格划分。网格划分的最后结果如图7所示。ELEKENTSDEC 17 2009图7划分网格之后的体3定义边界条件选取基座底面的所有外边界线，然后选择UZ作为约束自由度。选取基座底 面的两个圆周线，选择All DOF作为约束自由度。选取小轴孔的内圆周面，翻开Apply PRES on raeas对话框，在Load PRES value文本框中输入le6o用同样的方法
8、在大轴孔的轴台和键槽的一侧施加大小 分别为le7和le5的压力载荷。最后将添加的载荷全部显示出来。如图8所示。图8显示载荷1）查看变形分别查看X, Y, Z三个方向的位移，并且查看本实例的总位移。选择如图9所示。如图9所示。Def+undef edge （变形后和未变形轮廓线）,NODAL SOLUTIONNODAL SOLUTIONSTEP：SUB -1DEC 21 200900:58:55.186E-04 372E-04 558E-04.744E-04.112E-O3.149E-03.930E-04.130E-03.167E-03（a） X方向的位移（a） X方向的位移（b）Y方向的位移N
9、ODAL SOLUTIOMSTEP： SUB -1TIHE=1UZ (AVG)RSYS=ODKX =343E-03SNN -.339E-03NODAL SOLUTIOMSTEP： SUB -1TIHE=1UZ (AVG)RSYS=ODKX =343E-03SNN -.339E-03ANDEC 21 2009 01:03:55-.339E-O3-.264E-03-.ieeE-03-.113E-03-.377E-04-.001E-00-.225E-03-.LSIE-OO-.150E-04（c） Z方向的位移（d）总位移图9变形图2）查看应力分别查看X, Y, Z三个方向的应力，并且选中von Mi
10、ses SEQ选项，查看 von Mises等效应力分布。选择Def shape only （仅显示变形后模型），如图10所7J o(a) X方向的应力(a) X方向的应力(b)Y方向的应力(c)Z方向的应力NODAL SOLUTIONSUB -1DEC 18 200900:54:42197956.258E+O8.514E+08.770E+O8.103E+09.130E408.386E+08.642E+08.898E+08.115E+O9(d)von Mises等效应力分布图10应力图6 .结果分析1)从位移结果分析x方向的位移主要集中在大轴孔的孔台上，在大轴孔孔台靠近键槽的部位， X方向的位
11、移最大；Y方向的位移在整个模型中分布较均匀；而Z方向的位移那么 集中在小轴孔以及模型的底座；对于总位移来说，大轴孔附近的总位移最大，尤 其在靠近键槽附近，位移相当大。在图9的(c)中，我们可以明显看到大轴孔的 中间部位已经产生明显变形，中间部位比上下两边的半径都要大。2)从应力结果分析X方向的应力在整个模型中分布较均匀；Y方向的应力在整个模型中分布较 均匀，在大轴孔的孔台和小轴孔的孔台处应力稍大；而Z方向的应力那么集中在 整个模型的上半局部，尤其在小轴孔孔台所在的线，z方向的应力相当大；对于von Mises等效应力来说，von Mises等效应力在整个模型上几乎呈现均匀分布。7 .实验心得说
12、明：1本实验报告与实际计算模型并不相符，这里只是给出一个写作的参考标准2可以考虑在选择每个小单元类型时进行一些扩充，比方说明每种单元节点的属 性和特点，以及说明为什么我们要选择这种单元节点，它有什么优势3可以考虑改变模型材料的弹性模量和泊松比，以比照改变前后模型的受力和位 移的改变，以寻找哪种材料更适合做成此类零件4在划分网格的时候可以考虑在计算模型较为复杂的地方采取手动分网，以提高 分网质量和计算精度5在受力较大和位移较大的地方进行研究，寻找模型的优化，使得修改后的模型 受力和位移能得到较明显的改善6研究对象可以是模态分析，也可以是散热分析，电磁分析，流体分析，无论做 何种类型的分析，请确保研究对象有一定的实际生产方面的来源（研究对象最好 与实际生产相关），其模型具有一定的复杂度，分析结果尽量能为实际生产带来 一定的建议最后祝大家都能获得自己满意的分数谢谢