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1、作业4.1 线性结构分析,作业 4.1 目标,作业4 是一个叶轮式泵,它是一个由5部分组成的组件。目标是组件在皮带上受一个100N的预紧力时,分析测试: 负载下,叶轮不会发生超过0.075mm的偏离 使用塑料泵壳时,在安装孔周围不会超过材料的弹性极限,作业 4.1 假设,假设泵壳相对其它部件是刚性的。为了模拟它,需要在安装面上施加一个无摩擦约束。 类似的,无摩擦接触用来模拟螺栓和安装孔间的接触。(注意如果想在安装孔处获得精确的应力,最好选择compression only(只承受压缩) 约束。) 最后,用一个轴承载荷力(X = 100 N )模拟传动带产生的力。轴承载荷均匀分布在与皮带接触的滑
2、轮面。,作业 4.1 Project Schematic,打开 Project 页. 在 Units菜单确定: 项目单位设为Metric (kg, mm, s, C, mA, mV) 选择Display Values in Project Units,. . .作业 4.1 - Project Schematic,从 Toolbox 中插入一个Static Structural系统到 Project Schematic 在 Geometry 上点击鼠标右键选择 Import Geometry Browse。导入文件 Pump_assy3.x_t。 双击Model启动 Mechanical ap
3、plication,1.,2.,3.,作业 4.1 前处理,设置作业单位制系统: Units Metric (mm, kg, N, s, mV, mA) 把Engineering Data添加到Polyethylene(返回到 Workbench窗口): 双击 Engineering Data 选择General Materials,点击Polyethylene附近的“+”图标 返回到 Project页,4.,b.,c.,a.,作业 4.1 前处理,刷新 Model 模块: RMB(点击鼠标右键选择) Refresh. 返回到 Mechanical 窗口 该表泵壳上的材料(Part 1): 在
4、geometry下选中Part 1 在Details of Part 1中把材料设为Polyethylene,6a.,7a.,7b.,. . .作业 4.1 前处理,改变前面4个接触区域的接触行为(下面所示): 按住shift键选中前面4个接触 从Details of multiple selection中改变接触类型为 no separation 余下接触仍为bonded,a.,b.,作业 4.1 环境,在滑轮上施加一个轴承载荷: 选中Static Structural 选中滑轮的沟面 RMB(点击鼠标右键选择) Insert Bearing Load”. 从 Details of bear
5、ing load窗口中给X Components赋一 100 N的力,a.,b.,c.,. . .作业 4.1 环境,给组件施加约束: 选中泵壳(part 1 )的装配面 RMB(点击鼠标右键选择) Insert Frictionless Support”.,a.,b.,. . .作业 4.1 环境,现在,给装配孔的螺丝孔部分施加无摩擦约束(如图示)。 每个需要的面需要通过按住CTRL 键来一一选择,但是也可以使用DS提供的宏文件(同过指定大小选择)来选择需要的面。在选择了一个初始面后,运行宏文件选择同样大小的面。注意,宏文件同样适用于边和体的选择。,. . .作业 4.1 环境,选择螺丝孔面
6、(使用指定大小选择的宏文件): 选中其中任意一个螺丝孔面 通过Tools Run Macro . . .选择: 浏览选择文件 selectBySize.js 点击Open,a.,b.,C:Program FilesANSYSIncv120AISOLDesignSpaceDSPagesmacros,. . .作业 4.1 环境,约束螺丝孔面: 通过上下文菜单点击Supports选择 Frictionless Support,或RMB(点击鼠标右键选择) Insert Frictionless Support,. . . 作业 4.1 求解,选中Analysis Settings并在 detail
7、s of Analysis Settings 窗口中把Weak Springs由Program Controlled改为Off 注:由于无摩擦约束没有绑到接触上,因此 Workbench-Mechanical 将在求解中选择使用weak springs 。如果知道模型是完全约束的,就可以关掉这个功能。在关掉weak springs之前确定没有刚体位移。否则将导致求解不收敛。 求解模型: 在工具栏中选择solve,或则在Solution上点击鼠标右键选择Solve。,14.,13.,作业 4.1 后处理,把结果添加到solution中 : 选中 solution 从上下文菜单中选择Stresse
8、s Equivalent (von-Mises) ,或则RMB(点击鼠标右键选择) Insert Stress Equivalent (von-Mises) 重复以上步骤,选择Deformation Total Deformation 再次求解 注:添加结果并重新求解不会导致完成的求解。结果将保存在数据库,而且重新求解的结果通过更新即可。,. . .作业 4.1 后处理,尽管整体图形可以作为可靠的检查来验证载荷,但是却不够理想。因为模型的很多部分受到的影响很小。 为了提高结果的质量,需要查看单个部分的结果。,. . .作业 4.1 后处理,查看单个实体或面的结果: 选中Solution并选择实
9、体选择模式。 选择叶轮(part 2 ) RMB(点击鼠标右键选择) Insert Stress equivalent (von- Mises) 注意新结果细节显示的是所查看实体的结果. 重复上面的过程,并插入叶轮的Total Deformation(整体变形)结果。 重复上面的过程,查看泵壳(part 1)的应力和整体变形结果。,a.,b.,c.,. . .作业 4.1 后处理,重命名新结果: 在 result上点击鼠标右键选择Rename 如图所示重命名结果,简化后处理 求解,a.,b.,. . .作业 4.1 后处理,通过检查叶轮的变形可以确定已达到其中一个目标:最大的变形接近0.024mm (目标值小于 0.075mm)。,通过泵壳的整体应力图知,其应力水平低于材料的弹性极限(抗拉强度为25 MPa )。同样可以查看感兴趣区域的结果图。,. . .作业 4.1 后处理,
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