1 分析內(nèi)容和目的

本項目是與某集團電機廠合作對某型電機機座和法蘭盤部分進行結(jié)構(gòu)靜強度校核。

2 分析方案

應(yīng)用ANSYS Mechanical軟件對法蘭盤和機座進行靜強度分析。在分析中考慮兩個零件是通過螺栓固定在一起，可采用ANSYS提供的接觸綁定的功能將兩個部件進行固接。電機通過法蘭盤的端部的四個螺栓孔水平安裝在機構(gòu)上，在模擬中可將法蘭盤的端部固定約束。由于安裝的環(huán)境和電機發(fā)熱的影響，考慮溫度載荷的作用。電機自重作用可轉(zhuǎn)化為力加到重心上。轉(zhuǎn)矩可相應(yīng)轉(zhuǎn)化到機座上，通過機座將轉(zhuǎn)矩傳給法蘭盤。

依據(jù)上述分析思路，具體分析步驟如下：

第一步——零件裝配：基于客戶提供的三維幾何零件模型，在DM中進行裝配和編輯。

第二步——網(wǎng)格劃分：對三維幾何模型進行網(wǎng)格劃分，采用ANSYS—MESH進行自動網(wǎng)格劃分。

第三步——邊界條件設(shè)置：基于網(wǎng)格計算模型，施加各種邊界條件和載荷。

第四步——計算求解：提交上述調(diào)試通過的求解文件，實現(xiàn)求解分析。

第五步——撰寫計算結(jié)果分析報告：利用Workbench后處理功能，對計算結(jié)果文件進行各種數(shù)據(jù)處理，對法蘭盤的靜強度進行校核。

3 定義材料屬性

在WORKBENCH的Engineering Data 中定義材料HT200屬性，包括楊氏模量和泊松比，以及材料熱膨脹系數(shù)和參考溫度，具體參數(shù)數(shù)值見下表

                                                                     表5-1 材料參數(shù)

4 零件裝配與網(wǎng)格劃分

將由廠方提供的兩個單體零件在DM中進行裝配，可充分利用DM強大的幾何建模和編輯功能，按照兩者的裝配關(guān)系進行準確定位。然后將幾何傳遞到DS中，并自動建立接觸關(guān)系。

                                                              圖5-1裝配及接觸圖

應(yīng)用WORKBENCH-MESH模塊進行結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格劃分將結(jié)構(gòu)離散化，建立有限元模型如圖5-2所示，將重要部件劃分更多的單元。

                                                                    圖5-2 有限元模型

5載荷定義

為了有效模擬螺栓固定約束，在法蘭盤的端部和四個螺栓孔處施加無摩擦支撐約束如圖5-2。在距法蘭盤安裝端面270mm重心點處施加600N遠程載荷，以考慮自重效應(yīng)；在電機座內(nèi)腔面上施加1.2e5 N·mm扭矩；給整體結(jié)構(gòu)賦予80C的溫度載荷，載荷施加如圖5-3。

6 計算結(jié)果

通過分析可知：最大等效應(yīng)力在螺栓孔附近，最大應(yīng)力值為250.44MPa大于材料HT200的屈服極限，結(jié)構(gòu)會發(fā)生破壞。

7 多工況計算

為了弄清結(jié)構(gòu)載荷和溫度載荷分別對結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)的貢獻，現(xiàn)分開考慮。在Workbench中只需插入兩個靜力分析模塊，在Modal及以上部分進行關(guān)聯(lián)，然后定義只包含結(jié)構(gòu)和只包含溫度載荷兩種工況進行計算。其關(guān)聯(lián)圖如圖5-8所示。

                                                                     圖5-8 多工況關(guān)聯(lián)圖

計算結(jié)果統(tǒng)計如下表所示

                                                                  表5-2 多工況結(jié)果統(tǒng)計表

可見溫度載荷是引起結(jié)構(gòu)失效的主要因數(shù)，應(yīng)做好散熱處理，控制溫度范圍。

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