Ansys受力分析(三维托架实体受力分析).docx
三维托架实体受力分析
ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通
用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutOCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。
题目：1、三维托架实体受力分析：托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29×106psi ,泊松比v=0.3.试通过ANSYS俞出其变形图及其托架的VOn MiSeS应力分布。
题目1的分析。先进行建模，此建模的难点在对V3的构建（既图中的红色部分）。要想构建V3，首先应将A15做出来，然后执行Main
MenU>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Vlumes 命令，将所有的实体合并为一个整体。建模后，就对模型进行网格的划分，实行Main
Menu>Preprocessor>Meshing>MeshToo先对网格尺寸进行编辑，选0.1，然后点MeShing，PiCk all进行网格划分，所得结果如图1。划分网格后，就可以对模型施加约束并进行加载求解了。施加约束时要注意，由于三维托架只是通过两个孔进行固定，故施加约束应该只是针对两孔的内表面，执行Main MenU>Solution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>Symmetry B.C>On AreaS命令，然后拾取两孔的内表面，单击OK就行了。施加约束后，就可以对
实体进行加载求解了，载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的，加载后求解运算，托架的变形图如图2。
图1托架网格图
图2输出的是原型托架和施加载荷后托架变形图的对比， 虚线部分即为托架 的原型，从图2可看出，由于载荷的作用，托架上面板明显变形了，变形最严重 的就是红色部分，这是因为其离托板就远，没有任何物体与其分担载荷，故其较 容易变形甚至折断。这是我们在应用托架的时候应当注意的。
homeuaEk
WODAL ^OLUTIoN STEJ>=1 SuE -1 TlME = I USUH (AVG) BtSYS-D DHX =B O2￡033 SHN =.209E-03 SHX =>.02^033
ΛN
DEC E 2009
13:05:34
.Z□9E -03
t 005948 .011687
.0174ZS
.023164
.003079'
.OOSSI7
. 014556
.0Z0≡?4
.02fi0S3
图2、托架位移变形图
图3为托架的应力分布图，由图可看出主要在两孔处出现应力集中， 也就是说这 些地方所受的应力的最大的，比较容易出现裂痕。我们在应用托架的时候，应当 注意采取一些设施，以便减缓其应力集中。特别是在施加载荷时，绝对不能够超 过托架所能承受的极限，否则必将导致事故的发生。文后附上建模分析时所执行 的命令流。
hui αeTffCl Ek
图3、托架应力分布图
1. 指定分析标题
1. 选取菜单路径 UtiIity Menu | FiIe | Change JObname,将弹出 Change JObname 修 改文
件名）对话框。
2. 在Enter new job name 输入新文件名）文本框中输入文字“ bracket”，为本分 析实例的数据库文件名。单击对话框中的“ OK 按钮，完成文件名的修改。
3. 选取菜单路径 UtiIity Menu | File | Change Title ，将弹出 Change Title （修改标题） 对话框。
4 .在Enter new title （输入新标题）文本框中输入文字“ PreSS analysis Of bracket structure",为本分析实例的标题名。单击对话框中的“ OK 按钮，完成对标题 名的指定。
2. 定义单元类型
NoDAL SclLUTIoN STEP=I STrE ： =1
TlME=I SEQV (AVG) DMX =.026033 SlnJ =7Z-ZZ
SID< =84128
AN
DEc e 2009
13:08:36
7Ξ.22
18751
37430
56109
74788
9412
28091
46770
65449
84128
1. 选取菜单路径Main Menu ∣ PrePrOCeSSOr | EIement TyPe | Add∕Edit∕Delete 将弹出
Element TyPeS （单元类型定义）对话框。单击对话框中的按钮，将弹出Library Of Element TyPeS （单元类型库）对话框。
2. 在左边的滚动框中单击“ StrUCtUraI Solid”，选择结构壳单元类型。在右边的滚动
框中单击“ QUad 4node 42 ,在对话框中单击“ OK按钮，完成对这种单元的定义。
3. 指定材料特性
1 .选取菜单路径Main MenU | PreProCeSSor | Material ProPS | Material Model，S 将弹出Define MateriaI Model BehaViOr （材料模型定义）对话框。
2. 依次双击StrUCtUraI，Linear ，EIaStiC和Isotropic，将弹出1号材料的弹性模
量
EX 和泊松比PRXY 的定义对话框。
3. 在EX文本框中输入2.9E7，PRXY文本框中输入0.3。定义材料的弹性模量为
2.9E6 N∕m2,泊松比为0.3。单击“ OK按钮，关闭对话框。
4. 在Define MateriaI Model BehaViOr （材料模型定义）对话框中，选取路径Material | Exit，
完成对材料模型的定义。
5. 单击ANSYS10.0的ANSYS Toolbar （工具条）上的“ SAVE按钮，保存数据库文件
4. 建立托架的有限元模型
1 .选取路径Main MenU | PreProCeSSor | Modeling | Create | VolUme|BloCk|By DimenSionS，
将弹出Create Block by Dimensions根据坐标创建体）对话框。在对话框输入：
X1,X2 X-CoordinateS：-1,1
Y1,Y2 Y-Coordinates：-1.5，1.5
Z1, Z2 Z-Coordinates：0，1∕8
然后单击“ APPLY ”按钮，再次在对话框输入：
X1,X2 X-Coordinates：-1,1
Y1,Y2 Y-Coordinates：1.5，1.625
Z1, Z2 Z-Coordinates：0，3
2. 选取路径Main MenU | PreProCessor | Modeling | OPerate
|Booleans|Add|VolUmes 将弹出Add Volumes（体相加）对话框，在对话框单击
“ PICK ALL ”按钮完成体相加操作。
3. 在执行显示keyPoint 的操作之后，执行显示line 的操作，选取路径Main MenU
| PrePrOCeSSOr | Modeling | Create ILines|Lines|StrainghtLine将弹出Create Straight Line对话框，然后选择关键点5、13生成L13直线，单击“ OK ”按钮完成操作。
4. 选取路径Main MenU I PreProCessor I Modeling I Create IAreaIArbitraryIBy Lines 将弹出对话框Create Area By Lines 然后选择直线L1,L9,L13,L20,L24,L25 ，单击“OK”即可生成面A4。
5. 选取路径Main MenU I PreProCessor I Modeling IOPerateIExtrUdeIAreasIAlong Normal弹出对话框EXtrude Area by???选择面A4单击“ OK”按钮，将弹出另一个对话框，在Length extrusion 项输入“ -1/8”，单击“ O K ”按钮。然后再次如前做
的将所有体相加的操作。
6．选取路径Main Menu | Preprocessor | Modeling |Create|Areas|Circle|Solid Circle 将弹出Solid CirCUlar Area 对话框，在WP x,WPy,Radius项分别输入0,-0.5, 0.25 单击Apply,再次输入0, 0.5, 0.25然后单击“OK”按钮。然后选取路径Main MenU
| PrePrOCeSSOr | Modeling |OPerateIEXtrUdeIAreaS|AlOng NOrma弹出对话框EXtrUde Area by???选择其中一个圆面单击“Apply ”按钮，将弹出另一个对话框，在Length eXtrUSion 项输入“ 1”,单击“ O K ”按钮。对另一个圆面做相同操作。7．选取路径Main MenU I PreproCeSSor I Modeling I Operate
IBOOleans|Subtract|VolumeS各弹出SUbtraCt VOlUmeS（体相减）对话框，选择两个圆柱体所在的体，单击“ Apply”按钮，然后选择两个圆柱体，单击“ OK”按钮，完成体相减操作。
5. 网格划分
1．选取路径Main MenU I PreprOCeSSOr I MOdelingIMeShingIMeShTOOl 将弹出MeShTool对话框，单击“ Mesh”按钮，弹出另一对话框，再次单击“ PICK ALL” 按钮完成网格划分。
6. 施加约束，载荷并求解
1．选取菜单路径Main MenU I PreprOCeSSOr I LOadS I Define LOadS I Apply I StrUCtUral I
DiSPIaCement | On AreaS将会弹出拾取对话框，选择两圆孔，单击对话框中的“OK 按钮。完成施加约束操作。
2．选取菜单路径Main MenU I SOlUtiOn I Define LOadS I Apply I StrUCtUral IPreSSUre |On AreaS将会弹出拾取对话框，选择面A10,A19单击“OK按钮，弹出另一对话框，在Load PRES value项输入“ 50”单击“ OK”完成施加载荷操作。3. 选取菜单路径Main MenU | Solution |Solve|Current LS弹出Solve CUrrent Load SteP M话框，单击“ OK”开始求解，求解结束后，关闭相应对话框。
4. 选取菜单路径Main MenU IGeneral PoStproCIPlot ReSUltSIContoUr PlotINodal SolU 将弹出Contour Nodal Solution Data对话框，选择Nodal Solution|DOF Solution|Displacement vector SUn将得到如位移图（2）:
5. 选取菜单路径Main MenU IGeneral PoStproCIPlot ReSUltSIContoUr PlotINodal SolU 将弹出Contour Nodal Solution Data对话框，选择Nodal
Solution∣Stress∣von MiSeS StreSS将得到如应力图（3）:
命令代码
∕CLEAR,START
∕REPLOT,RESIZE
∕TITLE,homework /REPLOT ∕PLOPTS,INFO,3 /PLOPTS, LEG1,1 ∕PLOPTS,LEG2,1 ∕PLOPTS,LEG3,1
∕PL0PTS,FRAME,1
∕PLOPTS,TITLE,1
∕PL0PTS,MINM,1
∕PLOPTS,FILE,0 ∕PLOPTS, LOGO,1 ∕PLOPTS,WINS,1∕PLOPTS,WP,0
∕PLOPTS,DATE,2
∕TRIAD,OFF ∕REPLOT
/PREP7 ET,1,SOLID45 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,2.9e7 MPDATA,PRXY,1,,0.3 BLOCK,0,2,0,3,0,0.125, BLOCK,0,2,3,3.125,0,3,
/USER, 1
LSTR, 13, 5 /PNUM,KP,0 /PNU M,L INE,1 ∕PNUM,AREA,1
∕PNUM,VOLU,0
∕PNUM,NODE,0
/PNUM,TABN,0 ∕PNUM,SV AL,0 /NUMBER,0
/PNUM,ELEM,0
/REPLOT
APLOT FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,5 FITEM,2,11 AADD,P51X
LPLOT
FLST,2,3,4
FITEM,2,25
FITEM,2,8
FITEM,2,27
AL,P51X
APLOT
FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,13 FITEM,2,-14
AADD,P51X
VOFFST,15,0.125,,
CYL4,1,1,0.25, , , ,0.125
CYL4,1,2,0.25, , , ,0.125
FLST,3,2,6,ORDE,2
FITEM,3,4
FITEM,3,-5
VSBV, 1,P51X
FLST,2,3,6,ORDE,3
FITEM,2,2
FITEM,2,-3
FITEM,2,6
VADD,P51X
ESIZE,0.1,0,
MSHAPE,1,3D
MSHKEY ,0
CM,_Y,VOLU
VSEL, , , , 1
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
VMESH,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
FINISH
/SOL
FLST,2,4,5,ORDE,4
FITEM,2,23
FITEM,2,-24
FITEM,2,27
FITEM,2,-28
DA,P51X,SYMM
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,10
FITEM,2,14 /GO
SFA,P51X,1,PRES,50
∕STATUS,SOLU SOLVE
FINISH
∕POST1 ∕EFACET,1
PLNSOL, U,SUM, 1,1.0
∕EFACET,1
PLNSOL, U,SUM, 0,1.0
∕EFACET,1
PLNSOL, S,INT, 0,1.0
∕EFACET,1
PLNSOL, U,SUM, 0,1.0
GPLOT
/PNUM,KP,0 /PNU M,
LINE,0 /PNUM,AREA,0
∕PNUM,VOLU,0
∕PNUM,NODE,0
/PNUM,TABN,0
∕PNUM,SV AL,0
/NUMBER,0
/PNUM,ELEM,0
/REPLOT
∕EFACET,1
PLNSOL, U,SUM, 0,1.0
∕EFACET,1
PLNSOL, S,EQV , 0,1.0
∕EFACET,1
PLNSOL, U,SUM, 1,1.0
Ansys受力分析例程
三维托架实体受力分析例程（题目） ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。 题目：1、三维托架实体受力分析：托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。 托架通过有孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29×106psi，泊松比v=0.3.试通过ANSYS输出其变形图及其托架的von Mises应力分布。 题目1的分析。先进行建模，此建模的难点在对V3的构建（既图中的红色部分）。要想构建V3，首先应将A15做出来，然后执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>V olumes命令，将所有的实体合并为一个整体。建模后，就对模型进行网格的划分，实行Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,先对网格尺寸进行编辑，选0.1，然后点Meshing，Pick all进行网格划分，所得结果如图1。划分网格后，就可以对模型施加约束并进行加载求解了。施加约束时要注意，由于三维托架只是通过两个孔进行固定，故施加约束应该只是针对两孔的内表面，执行Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>Symmetry B.C>On Areas命令，然后拾取两孔的内表面，单击OK就行了。施加约束后，就可以对实体进行加载求解了，载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的，加载后求解运算，托架的变形图如图2。
梁结构应力分布ANSYS分析汇总
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 先进制造及模具设计制造实验 梁结构应力分布ANSYS分析 学院名称：机械工程学院 专业班级：研1402 学生姓名：XX 学生学号：S1403062 2015年5 月
梁结构应力分布ANSYS分析 （XX，S1403062，江苏大学） 摘要：本文比较典型地介绍了如何用有限元分析工具分析梁结构受到静力时的应力的分布状态。我们遵循对梁结构进行有限元分析的方法，建立了一个完整的有限元分析过程。首先是建立梁结构模型，然后进行网格划分，接着进行约束和加载，最后计算得出结论，输出各种图像供设计时参考。通过本论文，我们对有限元法在现代工程结构设计中的作用、使用方法有个初步的认识。 关键词：梁结构；应力状态；有限元分析；梁结构模型。 Beam structure stress distribution of ANSYS analysis （Dingrui, S1403062, Jiangsu university） Abstract: This article is typically introduced how to use the finite element analysis tool to analyze the stress of beam structure under static state distribution. We follow the beam structure finite element analysis method, established the finite element analysis of a complete process. Is good beam structure model is established first, and then to carry on the grid, then for constraint and load, calculated the final conclusion, the output of images for design reference. In this article, we have the role of the finite element method in modern engineering structural design, use method has a preliminary understanding. Key words: beam structure; Stress state; The finite element analysis; Beam structure model. 1引言 在现代机械工程设计中，梁是运用得比较多的一种结构。梁结构简单，当是受到复杂外力、力矩作用时，可以手动计算应力情况。手动计算虽然方法简单，但计算量大，不容易保证准确性。相比而言，有限元分析方法借助计算机，计算精度高，
有限元分析报告
《有限元基础理论》报告 学院： 班级： 姓名： 学号： 任课老师： 二〇一一年十二月
题目一：三维托架实体受力分析 题目：1、三维托架实体受力分析：托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29×106psi，泊松比v=0.3.试通过ANSYS输出其变形图及其托架的von Mises应力分布。 题目1的分析：先进行建模，此建模的难点在对V3的构建（既图中的红色部分）。要想构建V3，首先应将A15做出来，然后执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>V olumes命令，将所有的实体合并为一个整体。建模后，就对模型进行网格的划分，实行Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,先对网格尺寸进行编辑，选0.1，然后点Meshing，Pick all进行网格划分，所得结果如图1.1。划分网格后，就可以对模型施加约束并进行加载求解了。施加约束时要注意，由于三维托架只是通过两个孔进行固定，故施加约束应该只是针对两孔的内表面，执行Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>Symmetry B.C>On Areas命令，然后拾取两孔的内表面，单击OK就行了。施加约束后，就可以对实体进行加载求解了，载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的，加载后求解运算，托架的变形图如图1.2。
图1.1、托架网格图 图1.2输出的是原型托架和施加载荷后托架变形图的对比，虚线部分即为托架的原型，从图1.2可看出，由于载荷的作用，托架上面板明显变形了，变形最严重的就是红色部分，这是因为其离托板就远，没有任何物体与其分担载荷，故其较容易变形甚至折断。这是我们 在应用托架的时候应当注意的。
ANSYS悬臂梁的自由端受力的有限元计算[1]
悬臂梁自由端受力的有限元计算 任柳杰10110290005 一、计算目的 1、掌握ANSYS软件的基本几何形体构造、网格划分、边界条件施加等方法。 2、熟悉有限元建模、求解及结果分析步骤和方法。 3、利用ANSYS软件对梁结构进行有限元计算。 4、梁的变形、挠曲线等情况的分析。 5、一维梁单元，二维壳单元，三维实体单元对计算结果的影响。 6、载荷施加在不同的节点上对结果的影响。 二、计算设备 PC，ANSYS软件（版本为11.0） 三、计算内容 悬臂梁受力模型 如上图所示，一段长100[mm]的梁，一端固定，另一段受到平行于梁截面的集中力F的作用，F=100[N]。梁的截面为正方形，边长为10[mm]。梁所用的材料：弹性模量E=2.0 105[MPa]，泊松比0.3。 四、计算步骤（以梁单元为例） 1、分析问题。 分析该物理模型可知，截面边长/梁长度=0.1是一个较小的值，我们可以用梁单元来分析这样的模型。当然，建立合适的壳单元模型和实体单元模型也是可以的。故拟采用这三种不同的 方式建立模型。以下主要阐述采用梁单元的模型的计算步骤。 2、建立有限元模型。 a)创建工作文件夹并添加标题； 在个人的工作目录下创建一个文件夹，命名为beam，用于保存分析过程中生成的各种文件。 启动ANSYS后，使用菜单“File”——“Change Directory…”将工作目录指向beam 文件夹；使用/FILNAME,BEAM命令将文件名改为BEAM，这样分析过程中生成的文件均 以BEAM为前缀。 偏好设定为结构分析，操作如下： GUI: Main Menu > Preferences > Structural b)选择单元； 进入单元类型库，操作如下： GUI: Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete > Add… 对话框左侧选择Beam选项，在右侧列表中选择2D elastic 3选项，然后单击OK按钮。
附着式升降脚手架的受力分析与有限元分析
附着式升降脚手架的受力分析与有限元分析 文章以附着式脚手架为研究对象，建立三维实体模型，对脚手架不同状态下进行载荷分析，利用有限元分析软件对重点受力部位进行模拟分析，验证了计算过程的正确性和系统的安全性，为脚手架的优化设计提供了参考依据。 标签：附着式升降脚手架；受力分析；有限元分析 附着式升降脚手架由于在工作过程中具有装卸方便、承受载荷较大、架体的刚度和强度高等优点，目前已成为建筑施工领域应用最多的一种脚手架。遗憾的是也许出于对专利技术的保护，在国内外权威出版机构和报刊上很少见到对脚手架设计的资料书籍，这就给工程人员的研究设计造成了不便。文章就当前工程现场所用脚手架结构进行受力分析的探讨，整体结构如图1所示。 1 脚手架结构组成 附着式升降脚手架系统的组成如图2所示，主要有以下几部分 （1）架体主结构：由导轨主框架、横向水平杆、纵向水平杆、角钢，承重底板、侧面立杆等构成。架体主结构一般为一个整体刚性结构，现场施工时安装完成后直接使用。 （2）升降系统：由上、下吊点，提升设备，连接部件（螺栓等）构成。 （3）防坠系统：每个附墙点处均设有独立的摆针式防坠装置，每个主框架至少有3个独立附墙点，即有至少三套防坠装置，采用防坠落理念。 （4）电气控制系统：由总控箱、分控箱、遥控系统构成。 本升降脚手架的升降采用电动葫芦升降，并配设专用电气控制线路。该控制系统设有漏电保护、错断相保护、失载保护、正、反转、单独升降、整体升降和接地保护等装置，且有指示灯指示。线路绕建筑物一周布设在架体内。 （5）架体防护：随架体搭设同步完成的安全防护措施，包括有底部密封板、翻板、立网、水平兜网、护身栏杆等构成。 架体安全装置主要包括附着支承结构、防倾覆装置、防坠落装置、有效的安全防护措施。其中附着支承结构是直接与工程结构连接，承受并传递脚手架荷载的支承结构，包括导向座、承重立杆等结构，是附着升降脚手架的关键结构。 2 脚手架载荷计算 脚手架所受载荷主要分为永久性载荷与可变载荷，可变载荷与脚手架的使用
基本三维实体造型
课题：第7章基本三维实体造型 课 能力目标： 视图分析能力；培养读图、识图能力，综合布局能力，空间逻辑思维能力，基本三维实体空间结构逻辑分析；会分析并逻辑分解三维组合体（绘图中的以大化小）；会创建基本三维实体及组合体：掌握三维坐标系，右手法则在坐标系中的应用；会创建基本三维实体：多段体、长方体、柱体、球体、圆环、锥体、楔体等；拉伸、旋转、扫掠、放样的应用；基本三维实体的组合创建应用；会熟练应用视图工具；三维视图、视觉样式、三维动态观察的应用、实时平移与缩放的应用。 本章重点： 基本三维实体的创建与应用，三维坐标系，三维视图，及视图实时平移与缩放的应用。本章难点： 三维实体创建的综合应用、三维坐标系的灵活应用。 教学用具：多媒体计算机网络机房，AutoCAD2009软件，随书配套光盘素材：“第7章”。 第1次课 4学时 二维绘图编辑知识技能建构1 能力目标： 理解并会对象选择、夹点编辑、删除、缩放、旋转、移动、修剪、打断、拉长等命令基本操作。 教学重点： 对象选择、夹点编辑、删除、缩放、旋转、移动、修剪、打断、拉长等命令的基本操作。教学难点： 对象选择、夹点编辑、删除、缩放、旋转、移动、修剪、打断、拉长等命令的熟练应用。教学方法： 建议通过操作练习、任务驱动等方法传授基本知识和技能。 教学过程： 一、三维实体与三维视图 怎样理解三维立体与二维平面图形的关系？ 三维立体造型是二维平面图形进入三维立体空间的结构表现，任何复杂的三维造型都包含了组成实体的不同方向和角度的三维面。 系统提供了哪4种三维实体等轴测图？ 便于观察三维模型，这四种视图是：“西南等轴测”、“东南等轴测”、“东北等轴测”、“西北等轴测”。 二、三维视图动态观察、实时平移与缩放 1三维视图动态观察 “三维动态观察器”的作用是什么？ 应用“三维动态观察器”可以对三维实体模型从各个方位观察实体模型得到任意角
ansys切削加工受力分析
1绪论 金属切削是机械制造行业中的一类重要的加工手段。美国和日本每年花费在切削加工方面的费用分别高达1000 亿美元和10000亿日元。中国目前拥有各类金属切削机床超过300 万台, 各类高速钢刀具年产量达3.9 亿件, 每年用于制造刀具的硬质合金超过5000吨。可见切削加工仍然是目前国际上加工制造精密金属零件的主要办法。19世纪中期, 人们开始对金属切削过程的研究, 到现在已经有一百多年历史。由于金属切削本身具有非常复杂的机理, 对其研究一直是国内外研究的重点和难点。过去通常采用实验法, 它具有跟踪观测困难、观测设备昂贵、实验周期长、人力消耗大、综合成本高等不利因素。本文利用材料变形的弹塑性理论, 建立工件材料的模型,借助大型商业有限元软件ANSYS, 通过输入材料性能参数、建立有限元模型、施加约束及载荷、计算, 对正交金属切削的受力情况进行了分析。以前角10°、后角8°的YT 类硬质合金刀具切削45号钢为实例进行计算。切削厚度为2 mm时形成带状切屑。提取不同阶段应力场分布云图, 分析了切削区应力的变化过程。这种方法比传统实验法快捷、有效, 为金属切削过程的研究开辟了一条新的道路。 2设计要求 根据有限元分析理论，根据ANSYS的求解步骤，建立切削加工的三维模型。对该模型进行网格划分并施加约束边界条件，最后进行求解得出应力分布云图，并以此云图分析得出结论。 3金属切削简介［3］ 金属切削过程，从实质讲，就是产生切屑和形成已加工表面的过程。产生切屑和形成已加王表面是金属切削时密切相关的两个方面。 3.1切削方式 切削时，当工件材料一定，所产生切屑的形态和形成已加工表面的特性，在很大程度上决定于切削方式。切削方式是由刀具切削刃和工件间的运动所决定，可分为：直角切削、斜角切削和普通切削三种方式。 3.2切屑的基本形态 金属切削时，由于工件材料、刀具几何形状和切削用量不同，会出现各种不同形态的切屑。但从变形观点出发，可归纳为四种基本形态。 1．带状切屑切屑呈连续状、与前刀面接触的底层光滑、背面呈毛葺状。
Ansys受力分析(三维托架实体受力分析).docx
三维托架实体受力分析 ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通 用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutOCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。 题目：1、三维托架实体受力分析：托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29×106psi ,泊松比v=0.3.试通过ANSYS俞出其变形图及其托架的VOn MiSeS应力分布。 题目1的分析。先进行建模，此建模的难点在对V3的构建（既图中的红色部分）。要想构建V3，首先应将A15做出来，然后执行Main MenU>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Vlumes 命令，将所有的实体合并为一个整体。建模后，就对模型进行网格的划分，实行Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshToo先对网格尺寸进行编辑，选0.1，然后点MeShing，PiCk all进行网格划分，所得结果如图1。划分网格后，就可以对模型施加约束并进行加载求解了。施加约束时要注意，由于三维托架只是通过两个孔进行固定，故施加约束应该只是针对两孔的内表面，执行Main MenU>Solution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>Symmetry B.C>On AreaS命令，然后拾取两孔的内表面，单击OK就行了。施加约束后，就可以对 实体进行加载求解了，载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的，加载后求解运算，托架的变形图如图2。
三维实体结构的分析
三维实体结构的分析 一、问题描述 图25所示为一工字钢梁，两端均为固定端，其截面尺寸为， m d m c m b m a m l 03.0,02.0,2.0,16.0,0.1=====。试建立该工字钢梁的三维实体模型，并在考虑重力的情况下对其进行结构静力分析。其他已知参数如下： 弹性模量（也称杨式模量） E= 206GPa ；泊松比3.0=u ； 材料密度3/7800m kg =ρ；重力加速度2/8.9s m g =； 作用力Fy 作用于梁的上表面沿长度方向中线处，为分布力，其大小Fy=-5000N 三、结果演示 图 25 工字钢结构示意图
使用ASSYS 8。0软件对该工字钢梁进行结构静力 分析，显示其节点位移云图。 四、实训步骤 （一）ASSYS8.0的启动与设置 与实训1第一步骤完全相同，请参考。 （二）单元类型、几何特性及材料特性定义 1定义单元类型。点击主菜单中的 “Preprocessor>Element Type >Add/Edit/Delete ”，弹 出对话框，点击对话框中的 “Add…”按钮，又弹出一对 话框（图26），选中该对话 框中的“Solid ”和“Brick 8node 45”选项，点击“OK ”， 关闭图26对话框，返回至上 一级对话框，此时，对话框 中出现刚才选中的单元类型：Solid45，如图27所示。点击“Close ”，关闭图27所示对话框。注：Solid45单元用于建立三维实体结构的有限元分析模型，该单元由8个节点组成，每个节点具有X 、Y 、Z 方向的三个移动自由度。 图26单元类型库对话框 图27 单元类型对话框 图28 材料特性参数对话框
ansys三维梁结构分析
课程分析 COURSE ANALYSIS 题目：三维梁结构分析 系别：机械工程系 专业：机械设计制造及自动化 学制：四年 姓名： 学号： 导师： 20 14 年6 月8 日
分析1：三维梁结构分析 姓名： 班级： 学号： 一、概述 此次分析的模型为三维梁结构，梁结构如图所示，最上端（红色）为m R 4.0=圆截面，其余横截面积为m m 5.05.0?矩形。此模型的弹性模量为GPa E 150=，泊松比为25.0，材料密度为32600m Kg =ρ。 模型的约束情况为底部四个支撑点完全约束，其所受载荷作用在顶端两点，力的方向在YZ 平面，与Y 成?30角，且模型自重不可忽略。据此条件求梁的最大应力及最大变形。（可采用188Beam 单元模拟） 二、模型及约束情况 下面介绍模型的创建及约束的施加。 1、模型创建
通过观察模型的结构特征，可以现创建两个m 4? 5 ?的长方体 m5 m 叠加，再将第二个长方体沿m 5?面内的对角线分割，并删除上半部 m5 分，然后对这两个体求和，再分别将体单元和面单元删除。这样就只剩下线单元。最后再将剩下的线补充加上。如下图所示。 2、材料定义 模型创建完成后，再定义材料的单元类型、弹性模量、泊松比及密度。通过tion sec分别定义m =圆截面及m R4.0 5.0?矩形截面。定 m5.0 义完之后，分别将这两个截面应用到相应的梁上。 3、网格划分 通过meshtool工具设置网格划分尺寸及网格划分命令。打开形状因子，结果如下图所示。
4、约束及载荷施加 按照要求在模型底部四个支撑点施加完全约束，在顶部两个点施加N F N F y z 3031,1750-=-=的载荷，在Z 方向施加重力加速度28.9s m kg g ?=。结果如下图所示。 5、模型求解 完成上述定义之后，即可进行模型求解。
5第五章 三维实体网格划分
第五章三维实体网格划分 本章讲述三维实体网格划分。包括三部分内容： ●生成四面体网格零件：对实体指定线性或者2次四面体网格。 ●四面体网格填充器：通过从曲面网格生成四面体网格来对实体划分网格。 ●扫描实体网格：通过从曲面网格生成六面体或者楔形网格对实体划分网格。 5．1 生成3D零件网格 本节说明如何使用四面体网格划分方法生成3D网格。在【Generative Structural Analysis】（通用结构分析）工作台和【Advanced Meshing Tools】（高级网格划分工具）工作台都有本命令。根据用户安装的产品不同，显示的选项是不同的： ●【Generative Structural Analysis】（通用结构分析）或者【FEM Surface】（曲面网格划分） 系列产品。 ●【FEM Solid】（有限元实体划分）系列产品。 5.1.1 【Generative Structural Analysis】（通用结构分析）或者【FEM Surface】（曲面网格划 分）系列产品 在通常的用户中，一般安装的是第一种情形。在这种设置下，无论是在通用结构分析工作台还是高级划分工具工作台，定义3D网格的零件时，弹出的对话框只有两个选项卡。（1） 点击【Meshing Methods】（网格划分方法）工具栏内的【Octree Tetrahedron Mesher】 （四面体网格划分器）按钮，如图5－1所示。如果用户在【Generative Structural Analysis】（通用结构分析）工作台，则需要点击【Model Manager】工具栏内的【Octree Tetrahedron Mesher】（四面体网格划分器）按钮，如图5－2所示。 图5－1【Octree Tetrahedron Mesher】（四面体网格划分器）按钮图5－2 （2） 在图形区选择要划分网格的实体零件。选择后弹出【OCTREE Tetrahedron Mesh】（四面体网格划分器）对话框，如图5－3所示。 注意！只能选择属于【PartBody】下的元素。 ●【Global】选项卡：可以修改网格全局参数。 ●【Local】选项卡：创建局部网格参数。 （3） 在对话框的选项内输入相应的数值。在本例中，在【Size】（尺寸）数值栏内输入20mm。（4） 点击对话框内的【确定】按钮，生成新的网格零件，并且在模型树上显示出新的网格零件名称，如图5－4所示。
ansys有限元受力分析
起重机桁架结构的受力分析 摘要：本文利用ansys14.5平台研究货物起重机的受力情况，通过对起重机架的建模和求解，进一步熟悉了ansys的分析过程，并求出了起重机架的变形，位移和应力等方面的力学量，为起重机架结构和材料的改进提供了依据。 1 引言 如下图所示的货物起重机，由两个桁架结构组成，它们通过交叉支撑结合在一起。每个桁架结构的两个主要构件是箱型钢架。每个桁架结构通过内部支撑来加固，内部支承焊接在方框钢架上。连接两个桁架的交叉支承销接在桁架结构上。所有构件材料都是中强度钢，EX=200E9Pa，EY=300E9Pa，μ=0.25，G=80E9。它在端部承受10KN沿Y轴负方向的载荷时，用有限元软件求出最大受力点及应力和位移情况。
内部支承及交叉支承梁截面桁架结构主要构件梁截面 2 计算模型 2.1 设置工作环境 启动Mechanical APDL Product Launcher 14.5，弹出Mechanical APDL Pr oduct Launcher 14.5窗口。设置参数、工作目录、工作名称，单击Run进入AN SYS 14.5 GUI界面。在主菜单元中选择Preferences命令，选择分析类型为Stru ctural，单击OK按钮，完成分析环境设置，如图2.1所示。 图2.1
2.2 定义单元与材料属性 在GUI界面中选择Main Menu>Preprocessor>Element Type> Add/Edit/ Delete命令，弹出图2.2所示的Element Type对话框，选择单元类型为LINK1 80，单击OK按钮。 图2.2 在GUI界面中选择Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material M odels命令，弹出图2.3所示的Define Material Model Behavior对话框，选择材料模型为结构、线性、弹性、各向异性，然后输入EX=2E11，EY=3E11，P RXY=0.25，GXY=8E10，输入密度7800，单击OK按钮完成。 图2.3 下面定义截面特性，在GUI中选择Main Menu→Preprocessor→Real Con stants→Add/Edit/Delete命令，弹出Real Constants对话框，单击Add按钮选择LINK180，输入实常号1，截面积0.0014，单击Apply按钮，设置常数编号2，截面积0.0011，单击OK按钮完成，此时Real Constants对话框中列出了已定义的两个不同的实常数，完成单元及材料属性的定义，如图2.4和图2.5所示。
有限元分析报告格式
有限元分析及应用研究报告宋体三号字 ----------题目自定×××××宋体四号字 作者姓名宋体五号字 扬州大学机械工程学院××专业江苏，扬州 225009宋体五号字 摘要：宋体五号字 摘要的写法：可以是陈述式的，也可以是信息式的，或者二者兼而有之。 作为一般的学术论文，通常采用信息式的摘要，其内容主要包括：研究课题的目的、研 究方法、所获结果及结论； 关键词：宋体五号字 [1] [2] [3] 1、问题的引出（引言、前言）正文宋体小四号字，标题加粗，多倍行距1.2 内容 应含有：是一个什么问题？为什么要做有限元分析？目的和作用？等等？在工程上的重要 性？要解决什么问题？（研究目标、研究内容和拟解决的关键问题） 2、理论研究内容研 究方法：语句（二次开发）；程序流程图；…… 3、有限元模型确定有限元计算模型（所 分析问题的数学建模） (1)取对称结构（1/4结构） (2)引人支承条件 (3)载荷移置 (4)单 元的选取、单元、节点的个数 4、结果及讨论（数据处理、图表、对比结果、误差分析） 5、 结论 6、参考文献要规范（按正规杂志要求）参考文献××× 备注： (1) 可以模拟书上的列子。 (2) 时间2015年底完成。 (3) 交打印稿给班长，收齐送s403.篇二：有限元分析报告格式 标准有限元分析报告格式(请勿转载) ***************************************************************************** 如 果你的计算结果想通过en/iso/suv等认让的话，就要按下面的格式写 **************************************************************************** 3. specification for the layout of the safety proof: a. index of content b. page numbering c. cross references, if used f. the description of the classification system’s information has to be precisely. 4. content of the safety proof, issued by the author (in this case by us): a. short introduction: i. task which has to be solved ii. should be illustrated by a sketch iii. short description of the methods which are used to solve the problem (theories, calculation methods...) iv. followed regulations v. terms, formula symbols, units b. programme information: i. name ii. version and version names
Ansys受力分析三维托架实体受力分析
三维托架实体受力分析ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD 软件接口，实现数据的共享和交换，如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。 题目：1、三维托架实体受力分析：托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29×106psi，泊松比v=0.3.试通过ANSYS 输出其变形图及其托架的vonMises应力分布。 题目1的分析。先进行建模，此建模的难点在对V3的构建（既图中的红色部分）。要想构建V3，首先应将A15做出来，然后执行 MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Volumes命令，将所有的实体合并为一个整体。建模后，就对模型进行网格的划分，实行 MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,先对网格尺寸进行编辑，选0.1，然后点Meshing，Pickall进行网格划分，所得结果如图1。划分网格后，就可以对模型施加约束并进行加载求解了。施加约束时要注意，由于三维托架只是通过两个孔进行固定，故施加约束应该只是针对两孔的内表面，执行 MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structrual>Displacement>SymmetryB.C>OnArea s命令，然后拾取两孔的内表面，单击OK就行了。施加约束后，就可以对实体进行加载求解了，载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的，加载后求解运算，托架的变形图如图2。 图1、托架网格图
ABAQUS简支梁分析报告(梁单元和实体单元)
基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析 （梁单元和实体单元） 对于简支梁，基于 ABAQUS2016，首先用梁单元分析了梁受力作用下的应力，变形，剪力和力矩；对同一模型，并用实体单元进行了相应的分析。另外， 还分析了梁结构受力和弯矩作用下的剪力及力矩分析。 对于CAE仿真分析具体细节操作并没有给出详细的操作，不过在后面上 传了对应的cae，odb，inp文件。不过要注意的是本文采用的是ABAQUS2016 进行计算，低版本可能打不开，可以自己提交inp文件自己计算即可。可以到 小木虫搜索：“基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析”进行相应文件 下载。 对于一简支梁，其结构简图如下所示，梁的一段受固支，一段受简支，在 梁的两端受集中载荷，梁的大直径D=180mm，小直径d=150mm，a=200mm， b=300mm，l=1600mm，F=300000N。现通过梁单元和实体单元分析简支梁的受 力情况，变形情况，以及分析其剪力和弯矩等。材料采用45#钢，弹性模量 E=2.1e6MPa，泊松比v=0.28。 图1 简支梁结构简图 1.梁单元分析 ABAQUS2016中对应的文件为beam-shaft.cae ，beam-shaft.odb，beam-shaft.inp。 在建立梁part的时候，采用三维线性实体，按照图1所示尺寸建立，然后 在台阶及支撑梁处进行分割，结果如图2所示。
图2 建立part并分割 接下来为梁结构分配材料，创建材料，定义弹性模量和泊松比，创建梁截 面形状，如图3，非别定义两个圆，圆的直接分别为180和150mm。然后创建 两个截面，截面选择梁截面，再选择图2中的所有梁，定义梁的方向矢量为（0，0，-1）（点击图3中的n2，n1，t那个图标即可创建梁的方向矢量），最后把 创建好的梁赋给梁结构。 图3 创建梁截面形状 接下来装配实体，再创建分析步，在创建分析步的时候，点击主菜单栏的Output，编辑Edit Field Output Request，在SF前面打钩，这样就可以在结果后 处理中输出截面剪力和力矩，如图4所示。在Load加载中，在固支处剪力边界 条件，约束x，y，z，及绕x和y轴的转动，如图5所示，同理，在固支另一处约束y，z，及绕x和y轴的转动。在梁的两端添加集中力，集中力的大小为300000N。最后对实体部件进行分网，采用B32梁单元，网格尺寸为10。完成
ANSYS算例-三维实体结构的分析
三维实体结构的分析 前面的实训练习中，是采用先生成节点，然后连接节点生成元素的方法来建立有限元模型的，它适用于结构比较简单的零件。但是对于一些复杂结构，如果还是采用上面的方法建立有限元模型，不但非常繁琐，而且容易出错，甚至在有些情况下几乎是不可能的。因此，本实训中将介绍三维实体结构的有限元分析。 一、问题描述 图25所示为一工字钢梁，两端均为固定端，其截面尺寸为， m d m c m b m a m l 03.0,02.0,2.0,16.0,0.1=====。试建立该工字钢梁的三维实体模型，并在考虑重力的情况下对其进行结构静力分析。其他已知参数如下： 弹性模量（也称杨式模量） E= 206GPa ；泊松比3.0=u ； 材料密度3/7800 m kg =ρ；重力加速度2 /8.9s m g =； 作用力Fy 作用于梁的上表面沿长度方向中线处，为分布力，其大小Fy=-5000N 二、实训目的 本实训的目的是使学生学会掌握ANSYS 在三维实体建模方面的一些技术，并深刻体会ANSYS 软件在网格划分方面的强大功能。 图25 工字钢结构示意图
三、结果演示 使用ASSYS15.5软件对该工字钢梁进行结构静力分析，显示其节点位移云图。 四、实训步骤 （一）ANSYS 14.5的启动与设置 与实训1第一步骤完全相同，请参考。 （二）单元类型、几何特性及材料特性定义 1定义单元类型。点击主菜单中的 “Preprocessor>Element Type >Add/Edit/Delete”，弹 出对话框，点击对话框中的 “Add…”按钮，又弹出一对话 框（图26），选中该对话框 中的“Solid”和“Brick 8node 45”选项，点击“OK”，关闭图 26对话框，返回至上一级对 话框，此时，对话框中出现 刚才选中的单元类型：Solid45，如图27所示。点击“Close”，关闭图27所示对话框。注：Solid45单元用于建立三图26单元类型库对话框 图27 单元类型对话框 图28 材料特性参数对话框
Ansys受力分析三维托架实体受力分析
三维托架实体受力分析 ANSYS软件就是融结构、流体、电磁场、声场与耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS 公司开发,它能与多数CAD软件接口,实现数据的共享与交换,如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等,就是现代产品设计中的高级CAD工具之一。 题目:1、三维托架实体受力分析:托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。 托架通过有孔的表面固定在墙上,托架就是钢制的,弹性模量E=29×106psi,泊松比v=0、3、试通过ANSYS输出其变形图及其托架的von Mises应力分布。 题目1的分析。先进行建模,此建模的难点在对V3的构建(既图中的红色部分)。要想构建V3,首先应将A15做出来,然后执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>V olumes命令,将所有的实体合并为一个整体。建模后,就对模型进行网格的划分,实行Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,先对网格尺寸进行编辑,选0、1,然后点Meshing,Pick all进行网格划分,所得结果如图1。划分网格后,就可以对模型施加约束并进行加载求解了。施加约束时要注意,由于三维托架只就是通过两个孔进行固定,故施加约束应该只就是针对两孔的内表面,执行Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>Symmetry B、C>On Areas命令,然后拾取两孔的内表面,单击OK就行了。施加约束后,就可以对实体进行加载求解了,载荷就是施加在三维托架的最顶上的表面的,加载后求解运算,托架的变形图如图2。
Ansys梁分析实例
工程介绍： 某露天大型玻璃平面舞台的钢结构如图1所示，每个分格（图2中每个最小的矩形即为一个分格）x方向尺寸为1m，y方向尺寸为1m；分格的列数（x向分格）=8，分格的行数（y向分格）=5。 钢结构的主梁（图1中黄色标记单元）为高140宽120厚14的方钢管，其空间摆放形式如图3所示；次梁（图1中紫色标记单元）为直径60厚10的圆钢管（单位为毫米），材料均为碳素结构钢Q235；该结构固定支撑点位于左右两端主梁和最中间（如不是正处于X方向正中间，偏X坐标小处布置）的次梁的两端，如图2中标记为 U R处。主梁和次梁之间是固接的。 xyz xyz 玻璃采用四点支撑与钢结构连接（采用四点支撑表明垂直作用于玻璃平面的面载荷将传递作用于玻璃所在钢结构分格四周的节点处，表现为点载荷；试对在垂直于玻璃平面方向的42 KN m的面载荷（包括玻璃自重、钢结构自重、活载 / 荷（人员与演出器械载荷）、风载荷等）作用下的舞台进行有限元分析。（每分格面载荷对于每一支撑点的载荷可等效于1KN的点载荷）。 作业提交的内容至少应包括下面几项： （1）屏幕截图显示该结构的平面布置结构，图形中应反映所使用软件的部分界面，如图2； （2）该结构每个支座的支座反力； （3）该结构节点的最大位移及其所在位置； （4）对该结构中最危险单元（杆件）进行强度校核。 图1
图2 图3 本操作中选用的单位为：（N，mm，MPa）。具体操作及分析求解： 1．更该工作文件和标题。如图1.1-1.5所示
图1.1 图1.2
图1.3 图1.4 图1.5
图1.6 2.选择单元类型。 根据题目要求，选择单元类型为beam-3D-2node-188单元。 执行Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add ，选择beam-3D-2node-188。如图2.1所示。 图2.1 3．定义材料属性 该钢结构材料为碳素结构钢Q235，则将弹性模量设置为200GPa，泊松比设置为0.3。执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic，在EX框中输入2.05e，在PRXY框中输入0.3。操作步骤为如图3.1；3.2所示。
现代设计三级项目
三级项目题目: 基于matlab的机床主轴结构优化设计及三维托架建模的有限元分析 班级：11级机械装备-1班 设计人员：王义园 卞勇俊 刘双聪 指导教师：王葛黄文
目录 一、任务分工 (3) 二、摘要 (3) 三、前言 (4) 四、实例 (4) 4.1模型的建立 (5) 4.2用罚函数法求取最优点 (7) 五、三维托架建模的有限元分析 (12) 5.1 、建立物理模型 (12) 5.2 、划分网格单元类型为solid -brick8node45 (13) 5.3 、施加载荷并求解结果及分析 (14) 六、总结 (15) 七、参考文献 (16)
一、任务分工 卞勇俊负责基于matlab的机床主轴结构优化设计。 王一园负责三维托架建模的有限元分析。 刘双聪负责word说明书与ppt制作。 二、摘要 机床主轴是机床的执行件，它的作用是支撑并带动工件或刀具完成表面成形运动，同时还起到传递运动和扭矩、承受切削力和驱动力等载荷的作用，结构复杂，价格昂贵，是机床最重要的部件之一，主轴的前端安装着卡盘与工件，直接参与切削加工，它的变形和振动对机床的加工精度和表面质量影响最大，直接影响机床的加工质量和生产效率。因此，机床设计的关键取决于主
轴设计的优劣。主轴设计是机床设计中主轴设计的有效手段，它可以克服以往设计方法中的盲目性，提高主轴的设计质量、设计效率与设计的科学性和可靠性。 三、前言 优化设计是20世纪60年代初发展起来的一门新科学科，它将最优化原理和计算技术应用与设计领域，为工程设计提供了一种主要的科学设计方法。机械优化设计是在给定的载荷或环境条件下，在机械产片的性态、几何尺寸关系或其他因素的限制（约束）范围内，选取设计变量，建立目标函数并使其获得最优值的一种新的设计方法。 四、实例 对下图所示车床主轴进行优化设计，已知主轴内径 d=30mm,外力F=15000N,许用挠度y0=0.05mm
ANSYS结构力分析实例
基于图形界面的桁架桥梁结构分析(step by step) 下面以一个简单桁架桥梁为例，以展示有限元分析的全过程。背景素材选自位于密执安的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988)，见图3-22。该桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3 种不同型号的型钢，结构参数见表3-6。桥长L=32m,桥高H=5.5m。桥身由8 段桁架组成，每段长4m。该桥梁可以通行卡车，若这里仅考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1 ，P2 和P3 ，其中P1= P3=5000 N, P2=10000N，见图3-23。 图3-22 位于密执安的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988) 图3-23 桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半) 表3-6 桥梁结构中各种构件的几何性能参数 解答以下为基于ANSYS 图形界面(Graphic User Interface , GUI)的菜单操作流程。 (1) 进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）
程序→ANSYS →ANSYS Interactive →Working directory（设置工作目录）→Initial jobname （设置工作文件名）:TrussBridge →Run →OK (2) 设置计算类型 ANSYS Main Menu：Preferences… →Structural →OK (3) 定义单元类型 ANSYS Main Menu：Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete... →Add…→Beam: 2d elastic 3 →OK（返回到Element Types窗口）→Close (4) 定义实常数以确定梁单元的截面参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants…→Add/Edit/Delete →Add…→select Type 1 Beam 3 →OK →input Real Constants Set No. : 1 , AREA: 2.19E-3，Izz: 3.83e-6(1号实常数用于顶梁和侧梁) →Apply →input Real Constants Set No. : 2 , AREA: 1.185E-3，Izz: 1.87E-6 (2号实常数用于弦杆) →Apply →input Real Constants Set No. : 3, AREA: 3.031E-3，Izz: 8.47E-6 (3号实常数用于底梁) →OK (back to Real Constants window) →Close (the Real Constants window) (5) 定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX: 2.1e11, PRXY: 0.3(定义泊松比及弹性模量) →OK →Density (定义材料密度) →input DENS: 7800, →OK →Close（关闭材料定义窗口） (6) 构造桁架桥模型 生成桥体几何模型 ANSYS Main Menu：Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →NPT Keypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：0，0 →Apply →同样输入其余15个特征点坐标（最左端为起始点，坐标分别为(4,0), (8,0), (12,0), (16,0), (20,0), (24,0), (28,0), (32,0), (4,5.5), (8,5.5), (12,5.5), (16.5.5), (20,5.5), (24,5.5), (28,5.5)）→Lines →Lines →Straight Line →依次分别连接特征点→OK 网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Attributes →Picked Lines →选择桥顶梁及侧梁→OK →select REAL: 1, TYPE: 1 →Apply →选择桥体弦杆→OK →select REAL: 2, TYPE: 1 →Apply →选择桥底梁→OK →select REAL: 3, TYPE:1 →OK →ANSYS Main Menu：Preprocessor →Meshing →MeshTool →位于Size Controls下的Lines：Set →Element Size on Picked →Pick all →Apply →NDIV：1 →OK →Mesh →Lines →Pick all →OK (划分网格) (7) 模型加约束 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural→Displacement →On Nodes →选取桥身左端节点→OK →select Lab2: All DOF(施加全部约束) →Apply →选取桥身右端节点→OK →select Lab2: UY(施加Y方向约束) →OK (8) 施加载荷 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment →On Keypoints →选取底梁上卡车两侧关键点（X坐标为12及20）→OK →select Lab: FY，Value: -5000 →Apply →选取底梁上卡车中部关键点（X坐标为16）→OK →select Lab: FY，Value: -10000 →OK →ANSYS Utility Menu：→Select →Everything (9) 计算分析 ANSYS Main Menu：Solution →Solve →Current LS →OK (10) 结果显示 ANSYS Main Menu：General Postproc →Plot Results →Deformed shape →Def shape only →OK（返回到Plot Results）→Contour Plot →Nodal Solu →DOF Solution, Y-Component of Displacement →OK（显示Y方向位移UY）(见图3-24(a))