钢丝绳索实验报告.doc

《钢丝绳索实验报告.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、有限元上机实验报告题目：钢丝绳索有限元分析小组钢丝绳索小组成员孔丽娟刘洪园薛兵财杨艳杨洋任课教师田常录教授二〇一二年六月1实验目的本实验的目的是为了对理论知识进行巩固，通过在Ansys中的实际操作加深对有限元的认识，并掌握有限元软件Ansys的具体使用方法，学会遇到操作中实际问题时的应对措施，并顺利解决，同时从问题中看有限元的基本思想，学会工程问题的分析求解。2实验设备Ansys13.0软件，UG6.0软件，工作站3三维建模3.1钢丝绳索建模根据所给工程图，在UG中建立钢丝绳索三维模型。成型三维模型如图1所示。图1钢丝绳索3.2模型扩展为了更加符合实际情况，进一步绘制出模型

2、牛头、销及方钢梁，其模型分别如图2、图3、图4所示。图2牛头图3销图4方钢梁描绘接近现实情况的装配体的三维模型如图5所示。图5实际的装配模型3.3模型材料采用钢材型号为Q235A，生产厂商为深圳实力兴公司，查得该厂生产的Q235A钢的参数为：弹性模量：2.1x105MPa泊松比：0.3密度：7.86x10-9tonne/mm3此处销采用的是45#钢，密度为7.85x10-9tonne/mm3，泊松比为0.3，弹性模量在196~216MPa之间，与Q235A材料性能相当，故也按照Q235A的参数设置。4模型的预处理进行有限元分析时应进行必要的处理，但必须遵守符合实际情况且不会

3、对最终求解结果造成很大影响的原则。对零件结果影响不大的细节宜去除，对结构复杂的部分且对计算结果影响不大的部分应该进行简化。4.1钢丝绳索的预处理根据上述原则，对图1进行预处理，处理结果如图6所示。图6钢丝绳索预处理后模型处理部位：1）图1中上耳的两个较小孔属于细小结构，划分网格时会造成很大失真，且此处不是重点考虑部位，也没有任何约束施加在上面，故作去除处理。2）上耳四处倒圆角对整个模型分析影响较小，且划分网格时容易出现不规则单元，在此将其去除。3）主体部分的四处倒圆角，首先倒圆角半径较小，会影响网格的划分，其次此处不是主要考虑对象，故作去除处理。4）两侧耳处的曲面形状复杂，

4、宜进行简化，图6优化时使用了三种方法，如过点曲线、上下均采用两端圆弧中间直线、上下一段圆弧加直线。最终划分网格后发现采用一段圆弧加切线的方式处理侧耳曲面部分，得到的面较为规则，划分的网格质量较高。在做单个有限元时，所施加的力往往是通过近似施加在零件上，如本钢丝绳索，在两侧耳受力本应该是由牛头和钢丝绳同时作用在侧耳内圆壁上，而单个计算时直接考虑将力施加在两侧耳内壁上，这样会造成误差，还有销连接处的固定，本应该是销与孔的连接约束，现在处理的时候是按照一边1/3ALLDOF，一边是1/3固定UY和UZ。这样又造成了部分误差。4.2牛头的预处理为了避免这些误差的出现，需要进行整体的

5、分析，整体优化的对象有牛头、方钢梁、销。对图2牛头进行预处理，处理结果如图7所示。图7牛头预处理后模型处理部位：1）由于实际情况中是钢丝绳与钢丝绳套测量内壁接触，故在牛头上将钢丝画出，并与牛头求和，不考虑两者内部的相对关系，材料也作同一种处理。2）两股钢丝绳需要汇聚成一根，故将小端做成一个平面，便于网格划分和载荷的施加。3）牛头大端与内壁无接触，且划分网格时，难以与内壁一起生成规则单元，故将大端削平。4）为了防止两侧的余量过小影响网格的质量，在此将钢丝绳的直径做成与牛头厚度一样大。5）为了与侧耳内壁完全配合，将钢丝绳直径改为内圆孔直径大小。4.3方钢与销的预处理此处方钢梁与

6、销之间的作用关系不在我们主要考虑的范围之内，可以将方钢梁和销作为一个整体进行考虑，优化的方案如图8所示。图8方钢与销一体模型处理部位：1）销的倒角属于细节，可以忽略；2）方钢上的圆角不利于网格的划分，故去除。5有限元分析5.1参数设置选取单元类型为Solid186（全局）和Sur154（方案2,3,4），整体为结构（Structural）方面的静态分析（staticanalysis），定义材料的弹性模量：2.1x105MPa，泊松比：0.3，密度：7.86x10-9tonne/mm3整体受力分析，如图9所示，在竖直方向上达到平衡，且在竖直方向上达到平衡的力为100kg。上耳

7、部分，每耳承载115.5kg，换算成均布载荷为9.0MPa。两侧耳部分，如果直接加载在侧耳底面或者圆柱面上，则每耳承载100kg，换算成加载在侧耳底面的下拉均布载荷为1.05MPa，换算成加载在圆柱面上十二个关键点的集中力时，每个点承受83.333N（重力加速度取10N/Kg）集中力。如果是加载在牛头上，由于牛头在受力时与竖直方向有15°夹角，需要在牛头下表面加载103.5kg的力，换算成均布载荷为3.1MPa。销孔部分固定。经粗略估算，固定部位为图9所示的后侧位置。图9受力分析5.2网格划分5.2.1钢丝绳索部分