ansys分析殼體的強(qiáng)度的案例
基于simsolid平臺(tái)的主減速器殼體 模態(tài)與強(qiáng)度計(jì)算
目錄
一 背景... 3
二 技術(shù)參數(shù)及邊界條件... 3
2.1 CAD模型... 3
2.2等效載荷... 4
三 建模... 4
3.1 材料參數(shù)... 4
3.2 接觸處理... 5
3.3 載荷及約束... 6
3.3.1 載荷... 6
3.3.2 約束... 8
四 結(jié)果分析... 8
4.1 模態(tài)頻率與振型... 9
4.2 強(qiáng)度... 10
五 結(jié)論與建議... 12
一 背景
主減速器殼體作為減速器的承載結(jié)構(gòu)，殼體性能優(yōu)劣對(duì)減速器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起到至關(guān)重要作用。汽車行駛過程中，造成減速器殼體失效的原因主要分為兩個(gè)方面，一方面殼收到機(jī)械負(fù)荷和沖擊載荷的共同作用，產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致破裂失效；另一方面，從發(fā)動(dòng)機(jī)到車輪的動(dòng)力傳輸過程中產(chǎn)生的激勵(lì)，導(dǎo)致不同部件間產(chǎn)生耦合振動(dòng)，進(jìn)而引起共振失效。
因此，有必要對(duì)減速器殼體進(jìn)行固有頻率計(jì)算以及強(qiáng)度分析。
二 技術(shù)參數(shù)及邊界條件
2.1 CAD模型
主減速器三維模型
圖2.1：主減速器模型
減速器殼體各部件規(guī)格如下表所示：
2.2等效載荷
根據(jù)某車型實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取1350Nm作為主減速器輸入軸扭矩。將輸入軸扭矩轉(zhuǎn)換成每個(gè)軸承外圈上的均布載荷。考慮到減速箱殼體的實(shí)際裝配工況，強(qiáng)度分析加載螺栓軸向預(yù)緊力，M10螺栓加載27600N，M8螺栓加載17300N。
主減速器殼體的受力主要是主動(dòng)齒輪大小端軸承和兩個(gè)差速器軸承，而軸承與殼體之間是過盈配合。故可以在軸承外圈上加載均布載荷,以此等效替代軸1350Nm輸入軸扭矩，如圖3.3所示。
展開 ANSYS強(qiáng)度折減法邊坡穩(wěn)定性分析及地震荷載分析 ￥30
采用ANSYS有限元強(qiáng)度折減方法對(duì)滑坡穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行求解，通過有限元強(qiáng)度折減方法對(duì)不同工況下滑坡穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并將模擬計(jì)算值與極限平衡方法進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了強(qiáng)度折減方法的有效性。
有限元強(qiáng)度折減法是20世紀(jì)70年代末由英國科學(xué)家Zienkiewicz提出的，是通過不斷提高強(qiáng)度折減系數(shù)來降低坡體巖土抗剪強(qiáng)度參數(shù)，并反復(fù)試算，直到達(dá)到極限破壞狀態(tài)，程序自動(dòng)根據(jù)彈塑性有限元計(jì)算結(jié)果得到滑動(dòng)破壞面，同時(shí)得到滑坡的強(qiáng)度儲(chǔ)備安全系數(shù)。該方法在理論體系上比極限平衡法更嚴(yán)格，它全面滿足了靜力許可、應(yīng)變相容以及土體的非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
地震荷載加載前需要對(duì)模型進(jìn)行模態(tài)分析求解，來獲得固有頻率及瑞麗阻尼系數(shù)，然后再對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載。
第一步：模型建立、施加邊界條件、自重工況下強(qiáng)度折減
第二步：模態(tài)分析求解
第三步：求解瑞麗阻尼系數(shù)、地震波加載
展開 【靜力分析】Ansys WorkBench “等強(qiáng)度”螺紋聯(lián)接之內(nèi)錐螺母靜力分析 ￥50
所以需要另辟蹊徑，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得螺紋聯(lián)接達(dá)到“等強(qiáng)度”的效果。
之前有分析過的錐螺紋聯(lián)接，螺栓和螺母上都是有錐度的螺紋，應(yīng)力集中在前兩圈螺紋上。本次的“等強(qiáng)度”螺紋聯(lián)接中螺母是具有錐度的螺紋，而螺栓是普通螺紋。螺栓的下端與內(nèi)錐螺母的下端（小直徑）旋合在一起，在不受力的情況下，螺母的上端（大直徑）和螺栓的上端是不接觸的，并且從下端到上端間隙逐漸增大；受力后，應(yīng)力先從下端出現(xiàn)，逐漸延伸到上端。
以下是內(nèi)錐螺母與普通螺母的螺紋聯(lián)接區(qū)別，左邊是內(nèi)錐螺母，截取中間部分螺母和螺栓沒有接觸；而右邊是普通螺母，截取中間部分螺母和螺栓有一側(cè)的面是接觸的。
螺紋聯(lián)接是復(fù)雜曲面，直接導(dǎo)入后打開系統(tǒng)默認(rèn)無法處理會(huì)不予以顯示，需要在導(dǎo)入模型后雙擊Geometry在SCDM中打開生成模型，再雙擊Model進(jìn)入分析模塊。
模型由三個(gè)零件組成，螺栓、內(nèi)錐螺母（錐度1:100）和墊板。
展開 管道疲勞強(qiáng)度分析及優(yōu)化(Ansys Workbench)
本文利用SolidWorks軟件建立了管道三維模型，然后導(dǎo)入ANSYS Workbench中得到有限元模型；利用ANSYS軟件將管道分為液體作用環(huán)境和螺栓預(yù)緊作用環(huán)境兩個(gè)環(huán)境對(duì)管道進(jìn)行靜力學(xué)分析，確定應(yīng)力集中的位置；通過ANSYS Workbench的求解組合功能將兩個(gè)環(huán)境的結(jié)果線性疊加，在此基礎(chǔ)上計(jì)算非比例載荷疲勞壽命，求出在螺栓預(yù)緊力作用下的管道壽命長短；再通過優(yōu)化螺栓預(yù)緊力大小，使管道的疲勞壽命達(dá)到最大值，優(yōu)化后的管道壽命在原有基礎(chǔ)上提升了10%。研究結(jié)果為有效預(yù)估管道在非比例載荷作用下的疲勞壽命提供了基礎(chǔ)，具有一定實(shí)用價(jià)值。
展開 
基于Mechanical ANSYS的排障器強(qiáng)度分析
表1 超常載荷
工況1
工況2
工況3
工況4
工況5
ax=10g
ay=20g
ay=-20g
az=3g
az=-3g
表2 特殊載荷
工況6
工況7
工況8
工況9
Fz=-3kN
Fz=-4kN
Fz=-4.5kN
Fz=-5kN
將載荷工況結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行靜強(qiáng)度分析，得到計(jì)算結(jié)果。通過超常載荷工況驗(yàn)證了模型在列車運(yùn)營過程中結(jié)構(gòu)安全性；通過特殊載荷工況，驗(yàn)證在排障板中部受到多大的沖擊后，排障板發(fā)生塑性變形并出現(xiàn)斷裂。現(xiàn)例舉載荷工況2（超常載荷惡劣工況）、工況9（排障板發(fā)生斷裂）的結(jié)果如下圖。
本算例在工況9條件下的螺栓強(qiáng)度達(dá)到最大，最大的云圖見下圖。
ANSYS在壓力容器行業(yè)的應(yīng)用-應(yīng)力強(qiáng)度分析
圖1-煤氣水分離器結(jié)構(gòu)實(shí)體模型
單元選擇及網(wǎng)格劃分
分析采用ANSYS有限元分析軟件提供的SOLID185進(jìn)行網(wǎng)格劃分。因SOLID185為八節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元，壁厚方向至少劃分4份以保證足夠的計(jì)算精度。
不斷加密網(wǎng)格直至計(jì)算結(jié)果基本無變化，最終用于計(jì)算的有限元網(wǎng)格見圖2，模型單元數(shù)為602068，節(jié)點(diǎn)數(shù)為755179。
圖2-模型網(wǎng)格圖
邊界條件及載荷施加
邊界條件
各工況均在支座下表面約束環(huán)向位移和軸向位移，模型施加邊界條件見圖3。
新能源汽車強(qiáng)度、耐久分析與Ansys創(chuàng)新解決方案
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度
一站式短纖維復(fù)合材料仿真流程
對(duì)標(biāo)后的材料數(shù)據(jù) + 映射后的注塑信息
Ansys復(fù)合材料解決方案
· 完整的復(fù)合材料解決方案
-Ansys Composite Pre/Post (ACP)用于精確的復(fù)合材料建模和評(píng)估
-Ansys Material Designer用于復(fù)合組成尺度的材料系統(tǒng)探索
-Ansys Composite Curing Simulation (ACCS)用于復(fù)合材料制造模擬
-Ansys Granta用于材料選擇、數(shù)據(jù)管理
· Workbench內(nèi)的集成工作流程
· 能夠探索關(guān)鍵的復(fù)合材料套筒設(shè)計(jì)參數(shù):
-纖維預(yù)緊力
-材料特性：纖維/基體剛度特性、纖維體積分?jǐn)?shù)
-套筒：層數(shù)厚度/層數(shù)
Ansys復(fù)合材料解決方案的功能
Ansys ACP與其他工具的交互
疲勞耐久
焊縫網(wǎng)格劃分：熱影響區(qū)組集
焊接疲勞分析實(shí)例
粘接接頭疲勞分析
連接管理：點(diǎn)焊/粘接
展開 基于ANSYS workbech的椅子的強(qiáng)度分析及輕量化設(shè)計(jì) ￥4.9
拓?fù)鋬?yōu)化相對(duì)于其他兩種優(yōu)化方式具有更多的設(shè)計(jì)自由度，能夠獲得更大的設(shè)計(jì)空間，是最具有發(fā)展前景的一種優(yōu)化方式，以下例子以一種小椅子為案例，講述整個(gè)分析過程。
以上是案例的三維模型。接著導(dǎo)入ANSYS workbech進(jìn)行強(qiáng)度分析。
1、導(dǎo)入模型。
2、設(shè)置材料屬性。
3、給模型賦值相應(yīng)材料。
4、劃分網(wǎng)格。
5、添加約束。
6、添加載荷。
7、插入結(jié)果查看項(xiàng)。
8、求解。
9、查看變形與應(yīng)力結(jié)果。
接下來進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。
ANSYS強(qiáng)度折減法邊坡穩(wěn)定分析實(shí)例
下面來大致描述ANSYS邊坡應(yīng)用實(shí)例
ANSYS邊坡穩(wěn)定性分析一般分以下幾個(gè)步驟：
①創(chuàng)建物理環(huán)境；②建立模型，劃分網(wǎng)格，對(duì)模型的不同區(qū)域賦予特性
③加邊界條件和載荷；④求解；⑤后處理（查看計(jì)算結(jié)果）
巖土高邊坡模型與網(wǎng)格劃分
邊坡圍巖材料參數(shù)
表1 邊坡模型圍巖參數(shù)
類別
彈性模量/GPa
泊松比
容重/
內(nèi)聚力
/MPa
摩擦角
（。）
圍巖1（彈塑性）
10
0.30
2645
0.8
32
進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算時(shí)，采用強(qiáng)度折減法來實(shí)現(xiàn)。首先選取初始折減系數(shù)F，然后對(duì)邊坡土體材料強(qiáng)度系數(shù)進(jìn)行折減，折減后凝聚力以及摩擦角分別式（1）和式（2）。
強(qiáng)度折減系數(shù)F=1.0時(shí)計(jì)算結(jié)果分析
X方向變形云圖
整體位移矢量云圖
強(qiáng)度折減系數(shù)F=2.2時(shí)計(jì)算結(jié)果分析
強(qiáng)度折減系數(shù)F=2.24時(shí)計(jì)算結(jié)果分析
強(qiáng)度折減系數(shù)F=2.28時(shí)計(jì)算結(jié)果分析----求解不收斂，說明此時(shí)邊坡發(fā)生失穩(wěn)。
展開 ANSYS下齒輪彎曲強(qiáng)度可靠性分析
ANSYS的PDS模塊可用來做結(jié)構(gòu)可靠性分析。它采用的算法主要有蒙特卡羅法或響應(yīng)面法（RSSFEM）。蒙特卡羅法的優(yōu)點(diǎn)是適用面廣，只要建模準(zhǔn)確、模擬的次數(shù)足夠多，所得的結(jié)果就基本是可信的；而其缺點(diǎn)則是對(duì)計(jì)算平臺(tái)，尤其是硬件平臺(tái)要求較高，所以以前使用范圍比較狹窄。隨著科技的進(jìn)步，如今的計(jì)算機(jī)技術(shù)一日千里，計(jì)算機(jī)硬件性能的發(fā)展也進(jìn)入了一個(gè)新的高度，基于以上這些條件，蒙特卡羅法的應(yīng)用也越來越廣泛。本文所述就是利用蒙特卡羅法來分析結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可靠性的具體案例。本文基于ANSYS的二次開發(fā)語言APDL和UIDL，開發(fā)了漸開線直齒圓柱齒輪的參數(shù)化建模模塊，并對(duì)齒輪做了彎曲強(qiáng)度可靠性分析
ANSYS下齒輪彎曲強(qiáng)度可靠性分析.pdf
展開 Ansys WorkBench “等強(qiáng)度”螺紋聯(lián)接之內(nèi)錐螺母靜力分析
所以需要另辟蹊徑，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得螺紋聯(lián)接達(dá)到“等強(qiáng)度”的效果。
之前有分析過的錐螺紋聯(lián)接，螺栓和螺母上都是有錐度的螺紋，應(yīng)力集中在前兩圈螺紋上。本次的“等強(qiáng)度”螺紋聯(lián)接中螺母是具有錐度的螺紋，而螺栓是普通螺紋。螺栓的下端與內(nèi)錐螺母的下端（小直徑）旋合在一起，在不受力的情況下，螺母的上端（大直徑）和螺栓的上端是不接觸的，并且從下端到上端間隙逐漸增大；受力后，應(yīng)力先從下端出現(xiàn)，逐漸延伸到上端。
以下是內(nèi)錐螺母與普通螺母的螺紋聯(lián)接區(qū)別，左邊是內(nèi)錐螺母，截取中間部分螺母和螺栓沒有接觸；而右邊是普通螺母，截取中間部分螺母和螺栓有一側(cè)的面是接觸的。
螺紋聯(lián)接是復(fù)雜曲面，直接導(dǎo)入后打開系統(tǒng)默認(rèn)無法處理會(huì)不予以顯示，需要在導(dǎo)入模型后雙擊Geometry在SCDM中打開生成模型，再雙擊Model進(jìn)入分析模塊。
模型由三個(gè)零件組成，螺栓、內(nèi)錐螺母（錐度1:100）和墊板。
材料使用默認(rèn)的結(jié)構(gòu)鋼（Structural Steel）。
螺母與墊板、螺栓與墊板之間的接觸都是有摩擦接觸，接觸面使用系統(tǒng)默認(rèn)。
展開 
ANSYS 輸電塔模型 APDL 有限元模型 強(qiáng)度分析 ￥139
ANSYS 輸電塔模型，模型完整，附件有詳細(xì)模型db文件以及命令流，模型沒有問題可以計(jì)算，展示圖為添加重力進(jìn)行的靜力分析，計(jì)算結(jié)果圖：
模型圖：
【ANSYS算例】利用強(qiáng)度折減法對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定分析
邊坡在強(qiáng)度折減系數(shù)k=2時(shí)求解finish
</pre><p><br></p><p>后處理</p><p><br></p><ul><li><br></li><li><br></li><li><br></li><li><br></li><li><br></li><li><br></li><li><br></li></ul><pre class="ql-syntax" spellcheck="false">/post1 ！進(jìn)入后處理!邊坡在強(qiáng)度折減系數(shù)k=1時(shí)結(jié)果分析Resume,'k1_75','db' !讀入邊坡在強(qiáng)度折減系數(shù)k=1時(shí)set,1,last !讀入后一個(gè)子步pldisp,1 !
展開 ANSYS命令流——圓柱殼靜強(qiáng)度分析 ￥2
/filname,cylindrical shell
/prep7
et,1,shell181
!定義實(shí)常數(shù)
r=4787.135539 !圓柱殼半徑
L=20000 !艙段長度
t=30 !殼板厚度
流體仿真計(jì)算、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算、ANSYS有限元分析，仿真分析培訓(xùn)，流體、結(jié)構(gòu)類輔材供應(yīng)
業(yè)務(wù)方向：流體仿真計(jì)算、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算、ANSYS有限元分析，仿真分析培訓(xùn)，流體、結(jié)構(gòu)類輔材供應(yīng)。
聯(lián)系電話：王經(jīng)理 15900979745
