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鞍式支座数值仿真实验及CAE结果分析 |
| 时间：2015-07-30 类别： 其它资讯 |
http://articles.e-works.net.cn/cae/
Workbench是ANSYS的一种运行环境，它给Ansys的求解提供了强大的功能。其自身具有装配体自动分析、自动网格划分、快捷的参数优化等工具，为用户带来极大的便利。Workbench大大提高了设计者对结构模型进行优化设计的效率。优化设计是通过CAE仿真分析计算，对原方案进行修改补充，根据对方案计算结果的分析和比较，得到较合理的应力、应变分布，从而寻求逼近**解，得到较好的结构设计方案。 本文针对鞍式支座，利用ANSYS Workbench软件进行CAE仿真分析，改变鞍式支座的筋板形状，分析不同形状筋板的条件下，鞍式支座的应力和应变。通过对应力、应变的比较，得到较好的鞍式支座结构形状。 2 鞍式支座数值仿真实验及CAE结果分析 2.1建立鞍式支座的三维模型 （1）确定建模参数 鞍式支座的基本结构参数为鞍式支座公称直径为400mm,包角120°，厚6mm,鞍座高度200mm,底板固定在地基上长380mm,宽120mm,厚8mm,筋板焊于鞍形板和底板之间宽96mm,厚8mm,腹板焊接在鞍形板和底板的一侧宽370mm,厚8mm.底板上螺栓孔间距为260mm,直径为20mm.为减小集中应力对其影响，改变其部分定义尺寸，进行设计优化。 （2）建立三维模型 建立三维模型时可以采用一些三维软件如UG、SolidWorks、或Pro/E进行建模，建模后导入到Ansys Workbench,也可以采用Workbench的DM模块进行建立三维模型。本文采用SolidWorks建立三维模型后导入Workbench,创建的模型如图1所示。 （3）添加尺寸参数 为对鞍式支座进行优化，改变筋板的结构参数，由*初使用的鞍式支座如图1(a)所示，筋板的上下宽度一样；改为如图1(b)所示的筋板上边缘与鞍形板边缘相齐；图1(c)所示的筋板介于这两种情况之间。 2.2建立有限元模型后进行静态应力分析 建立有限元模型即是给建好的鞍式支座三维模型添加材料属性并进行网格划分。静态应力分析包括施加载荷和约束边界条件并对应力和总变形进行求解。 1）建立鞍式支座有限元模型 首先定义鞍式支座的材料属性，鞍式支座采用结构钢制造，弹性模为2X10^5泊松比0.3，屈服强度235MPa. 其次是对鞍式支座进行网格划分。Ansys Workbench可以对网格进行自动划分，但是为了为了取得较好的分析结果，通常都是对网格进行手动修改。鞍式支座采用四面体的网格类型，单元尺寸为5mm,如果对集中应力区的分析要求更精准可以讲单元尺寸进一步缩小至1mm.划分后的网格以此如图2(a)、图2(b)、图2(c)所示。 2）静态应力分析 在静态应力分析前根据换热器的鞍式支座的使用条件，对鞍式支座进行施加载荷和约束边界条件进行定义。由于鞍式支座托起换热器及里面介质的重量，则其与换热器接触的曲面承受均布载荷压强为40000Pa,鞍式支座用两个地脚螺栓固定在地面上，则有固定约束。如图3(a)-3(c)所示。 对鞍式支座的应力进行求解，筋板的上下宽度一样**应力求解结果为37.014MPa；上边缘与鞍形板边缘相齐的筋板**变形为36.502MPa；筋板介于这两种情况之间时**变形为35.782MPa.（如图4(a)-4(c)所示）。 对鞍式支座的变形进行求解，求解结果上下宽度一样的筋板**变形为0.18507mm；上边缘与鞍形板边缘相齐的筋板**变形为0.18251mm；筋板介于这两种情况之间时**变形为0.17891mm.（如图5(a)-5(c)所示）。 3 结论 本文简单介绍了Ansys Workbench对鞍式支座进行变形和应力分析反过来指导机械结构设计，通过鞍式支座的筋板结构的改变使得鞍式支座的**应力由37.014MPa减小到35.782MPa.**变形量也由1.8507mm减小到了1.7891mm.由此可知筋板在倾斜适当的角度后会改善鞍式支座**应力和**变形的情况。 http://solidedge.e-works.net.cn/ 资讯来源：http://articles.e-works.net.cn/cae/ |
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