基于ANSYS的軸承座的模態(tài)分析畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、河南科技學(xué)院2013屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目：基于ansys的軸承座的模態(tài)分析學(xué)生姓名： 所在院系： 機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化導(dǎo)師姓名： 完成時(shí)間： 2013年5月8日摘要軸承座在機(jī)械生產(chǎn)中很常見，在各類機(jī)器、機(jī)構(gòu)中都有它存在的身影，由于軸承座本身結(jié)構(gòu)并不是太復(fù)雜，所以本文并沒有借助其他類型的三維軟件建模，而是在ansys環(huán)境下建立的模型。軸承座的受力主要是分布在軸承孔圓周上，還有軸承孔的下半部分的徑向壓力載荷。為了提高結(jié)構(gòu)的抗振性，本文借助于ansys軟件強(qiáng)大的模態(tài)分析功能，運(yùn)用ansys軟件建立了軸承座的三維模型，并對軸承座進(jìn)行模態(tài)分析，并給出前20階的固有頻率和振型，

2、以此來指導(dǎo)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)1。關(guān)鍵字：軸承座，模態(tài)分析，有限元，ansysabstractbearing seat is common in the machinery manufacturing, it exists in all kinds of machine, figure, because the bearing seat structure itself is not too complicated, so this article does not use other types of 3 d software modeling, but established under ans

3、ys environment model. stress is mainly distributed in the bearing hole of the bearing on the circumference of a circle, and the bearing hole of the bottom half of the radial pressure load. in order to improve the vibration resistance of structure, in this paper, with the aid of powerful modal analys

4、is function of ansys software, and the 3 d model of the bearing was established by applying the ansys software, and the modal analysis was carried out on the bearing seat, and give the top 20 order natural frequency and vibration mode, in order to guide the optimization design of structure.keywords:

5、 bearing seat，modal analysis，finite element ，ansys目錄1 引言12 ansys概述和分析步驟12.1 概述12.1.1 ansys簡介12.1.2 ansys主要的應(yīng)用的領(lǐng)域12.1.3 ansys的主要功能22.1.4 ansys提供的分析類型22.1.5 ansys的操作界面32.2 ansys分析步驟42.2.1 創(chuàng)建有限元模型42.2.2 施加載荷進(jìn)行求解42.2.3. 后處理53 軸承座的實(shí)體建模53.1 建立模型的典型步驟63.2 軸承座建模64 軸承座的模態(tài)分析114.1 模態(tài)分析理論及分析過程114.2 模態(tài)分析步驟114.2.

6、1指定分析標(biāo)題并設(shè)置分析范疇114.2.2定義單元類型114.2.3 劃分網(wǎng)格124.2.4 進(jìn)入求解器并指定分析類型和選項(xiàng)124.2.5 施加邊界條件134.2.6執(zhí)行求解134.2.7 列出固有頻率134.2.8查看模態(tài)形狀134.2.9模態(tài)分析結(jié)果155結(jié)論156 總結(jié)15致謝17參考文獻(xiàn)18 1 引言隨著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)要求的日益提高，將有限元法運(yùn)用于機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析成為必然的趨勢，主要體現(xiàn)在：傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)耗費(fèi)工時(shí)，設(shè)計(jì)周期長，產(chǎn)品成本較高。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)是在有限的幾個(gè)方案中比較或者選擇一個(gè)比較優(yōu)秀的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的，這就使得設(shè)計(jì)具有一定的盲目性。將有限元法運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)去，可以優(yōu)化零件

7、形狀，降低消耗和成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。最為重要的有限元法大大縮減了設(shè)計(jì)周期，減少了試件的制作。有限元法在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研究中顯示出無比的優(yōu)越性，使其成為企業(yè)在市場競爭中的有利工具，已經(jīng)越來越受到工程技術(shù)人員的重視。目前工程中以廣泛使用計(jì)算機(jī)輔助工程軟件（cae），商業(yè)化的cae軟件技術(shù)種類有很多，其中包括有限元法(fem,即finite element method),邊界元法(bem,即boundary element method)，有限差法(fdm,即finite difference element method)等。每一種方法各有其應(yīng)用的領(lǐng)域，而其中有限元法應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣，現(xiàn)已

8、應(yīng)用于結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)、電路學(xué)、電磁學(xué)等。軸承座作為工業(yè)領(lǐng)域中不可或缺的配件，在汽車、航空、冶金、礦山等行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛。軸承座是裝在汽輪機(jī)汽缸本體或基礎(chǔ)上用來支撐軸承的構(gòu)件。軸承座是軸承與箱體的集合體，以便于應(yīng)用，這樣的好處是可以有個(gè)好的配合，更方便的使用，減少了使用廠家的成本。軸承座主要是與軸承配套使用的，軸承外圈和軸承座采用過盈配合，軸承座起一定的支撐作用，以便于軸承的廣泛使用。但由于長時(shí)間處于交變荷載或沖擊荷載的作用下，軸承座在肋板與軸承座、軸瓦孔內(nèi)緣線以及軸承座與基底相接觸的地方會(huì)存在應(yīng)力集中，這對于軸承座的使用非常不利，而且如果其工作頻率與固有頻率相等或接

9、近時(shí)，會(huì)影響到它的使用壽命，甚至引起安全事故，因此對于其動(dòng)態(tài)性能和振動(dòng)的分析顯得十分重要。通過軟件對軸承座進(jìn)行了有限元?jiǎng)恿W(xué)模態(tài)分析，研究結(jié)果可為軸承座的動(dòng)態(tài)響應(yīng)計(jì)算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)2。2 ansys概述和分析步驟2.1 概述2.1.1 ansys簡介ansys由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ansys開發(fā)，它能與多數(shù)cad軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如pro/engineer, nastran alogor, ideas, autocad等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí)cae工具之一。2.1.2 ansys主要的應(yīng)用的領(lǐng)域ansys有限元軟件包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)

10、設(shè)計(jì)程序，可以用來求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題。因此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域： 航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等。2.1.3 ansys的主要功能ansys有限元軟件包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，目前，有限元法從它最初應(yīng)用的固體力學(xué)領(lǐng)域，已經(jīng)推廣到溫度場、流體場、電磁場、聲場等其他連續(xù)介質(zhì)領(lǐng)域。在固體力學(xué)領(lǐng)域，有限元法不僅可以用于線性靜力分析，也可以用于動(dòng)態(tài)分析，還可以用于非線性、熱應(yīng)力、接觸、蠕變、斷裂、加工模擬、碰撞模擬等特殊問題的研究。軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。前處理模塊前處理模塊提

11、供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型。ansys的前處理模塊主要有兩部分內(nèi)容：實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分。分析計(jì)算模塊分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力。后處理模塊后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。軟件提供了200種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料

12、。2.1.4 ansys提供的分析類型3ansys軟件提供的分析類型如下：結(jié)構(gòu)靜力分析用來求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對結(jié)構(gòu)的影響并不顯著的問題。ansys程序中的靜力分析不僅可以進(jìn)行線性分析，而且也可以進(jìn)行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變及接觸分析。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析用來求解隨時(shí)間變化的載荷對結(jié)構(gòu)或部件的影響。與靜力分析不同，動(dòng)力分析要考慮隨時(shí)間變化的力載荷以及它對阻尼和慣性的影響。ansys可進(jìn)行的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析類型包括：瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析及隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析。結(jié)構(gòu)非線性分析結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨外載荷不成

13、比例變化。ansys程序可求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。動(dòng)力學(xué)分析結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析研究結(jié)構(gòu)在動(dòng)載荷作用的響應(yīng)（如位移、應(yīng)力、加速度等得時(shí)間歷程），以確定結(jié)構(gòu)的承載能力的動(dòng)力特性等。ansys程序可以分析大型三維柔體運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的積累影響起主要作用時(shí)，可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的運(yùn)動(dòng)特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。熱分析程序可處理熱傳遞的三種基本類型：傳導(dǎo)、對流和輻射。熱傳遞的三種類型均可進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)、線性和非線性分析。熱分析還具有可以模擬材料固化和熔解過程的相變分析能力以及模擬熱與結(jié)構(gòu)應(yīng)力之間的熱結(jié)構(gòu)耦合分析能力。電磁場分析主要用于

14、電磁場問題的分析，如電感、電容、磁通量密度、渦流、電場分布、磁力線分布、力、運(yùn)動(dòng)效應(yīng)、電路和能量損失等。還可用于螺線管、調(diào)節(jié)器、發(fā)電機(jī)、變換器、磁體、加速器、電解槽及無損檢測裝置等的設(shè)計(jì)和分析領(lǐng)域。流體動(dòng)力學(xué)分析ansys流體單元能進(jìn)行流體動(dòng)力學(xué)分析，分析類型可以為瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)。分析結(jié)果可以是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓力和通過每個(gè)單元的流率。并且可以利用后處理功能產(chǎn)生壓力、流率和溫度分布的圖形顯示。另外，還可以使用三維表面效應(yīng)單元和熱流管單元模擬結(jié)構(gòu)的流體繞流并包括對流換熱效應(yīng)。聲場分析ansys把聲學(xué)歸為流體，程序的聲學(xué)功能用來研究在含有流體的介質(zhì)中聲波的傳播，或分析浸在流體中的固體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。這些功能

15、可用來確定音響話筒的頻率響應(yīng)，研究音樂大廳的聲場強(qiáng)度分布，或預(yù)測水對振動(dòng)船體的阻尼效應(yīng)。壓電分析壓電效應(yīng)分析是一種結(jié)構(gòu)電場耦合分析，給壓電材料加電壓會(huì)產(chǎn)生位移，反之使壓電材料振動(dòng)則產(chǎn)生電壓，一個(gè)典型的壓電分析的應(yīng)用是壓力換能器。ansys壓電分析用于分析二維或三維結(jié)構(gòu)對ac（交流）、dc（直流）或任意隨時(shí)間變化的電流或機(jī)械載荷的響應(yīng)。這種分析類型可用于換熱器、振蕩器、諧振器、麥克風(fēng)等部件及其它電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能分析?？蛇M(jìn)行四種類型的分析：靜態(tài)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析、瞬態(tài)響應(yīng)分析。2.1.5 ansys的操作界面 圖2-1 操作界面ansys操作界面如上圖所示，目前還沒有漢化版本，主要

16、使用的是10.0版本。該軟件的操作界面比較復(fù)雜，特別是建模部分較為繁瑣。因此一般都是用三維軟件建模，再將模型導(dǎo)入ansys經(jīng)行網(wǎng)格劃分和分析計(jì)算。這樣能大大的提高工作效率。2.2 ansys分析步驟2.2.1 創(chuàng)建有限元模型 （1）單元屬性定義（單元類型、實(shí)常數(shù)、材料屬性） （2）創(chuàng)建或讀入幾何實(shí)體模型 1）幾何建模和單元選擇一般同靜力學(xué)步驟2）材料設(shè)置：必須輸入密度；注意單位（3）有限元網(wǎng)格劃分2.2.2 施加載荷進(jìn)行求解 (1)施加約束條件、載荷條件1）模態(tài)分析唯一的邊界條件是零約束位移2）不輸入約束，將輸出剛體模態(tài)。(2)定義分析選項(xiàng)和求解控制1）指定分析類型。如圖2-2所示。prepr

17、ocessor solution analysis type new analysis2）指定求解方法3）提取模態(tài)和擴(kuò)展模態(tài)的數(shù)目 圖2-2 定義分析選項(xiàng) 圖2-3 設(shè)定模態(tài)數(shù)目 圖2-3 設(shè)定模態(tài)數(shù)目 圖2-4 設(shè)定頻率范圍(3)定義載荷及載荷步選項(xiàng) (4)求解 solve2.2.3. 后處理 (1)查看分析結(jié)果 (2)檢驗(yàn)結(jié)果3 軸承座的實(shí)體建模3.1 建立模型的典型步驟(1) 確定分析目標(biāo)及模型的基本形式，選擇合適的單元類型并考慮如何建立適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格密度。(2) 進(jìn)入前處理建立模型，一般情況下利用實(shí)體建模創(chuàng)建模型。(3) 建立工作平面。(4) 利用幾何元素和布爾運(yùn)算操作生成基本幾何形狀。(

18、5) 激活適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。(6) 用自底向上方法生成其他實(shí)體，即定義關(guān)鍵點(diǎn)后生成線、面和體。(7) 用布爾運(yùn)算或編號(hào)控制適當(dāng)?shù)剡B接各個(gè)獨(dú)立的實(shí)體模型域。3.2 軸承座建模 (1)生成基座部分的長方體：單擊main menu preprocess create volumes block by dimensions，輸入x1=0,x2=3,y1=0,y2=1,z1=0,z2=3,然后單擊ok，得長方體基座。如圖3-1所示. 圖3-1 生成基座(2)平移并旋轉(zhuǎn)工作平面：utility menu workplane offset wp by incrementsx,y,z offsets 輸入2.25

19、,1.25,0.75，點(diǎn)擊apply，xy，yz，zx angles輸入0，90，0，單擊ok。(3)創(chuàng)建圓柱體：單擊main menu preprocessor modeling create volumes cylinder solid cylinder,輸入 wpx=0，wpy=0，radius=0.75/2, depth=1.5,單擊ok。得到一個(gè)圓柱體?？截惿闪硪粋€(gè)圓柱體：main menu preprocessor modeling copy volume拾取圓柱體,單擊擊apply, dz輸入1.5，單擊ok?？截惿闪硪粋€(gè)圓柱體完成。如圖3-2所示。(4)從長方體中減去兩個(gè)圓

20、柱體：main menu preprocessor modeling operate booleans subtract volumes，首先拾取長方體，單擊apply，然后拾取減去的兩個(gè)圓柱體，單擊ok。如圖3-3所示。(5)使工作平面與總體笛卡爾坐標(biāo)一致：utility menu work plane align wp with global cartesian。 圖3-2 創(chuàng)建圓柱體 圖3-3 生成圓柱孔 (6)顯示工作平面utility menu workplane display working plane(7)生成長方體：main menu preprocessor modelin

21、g create volumes block by2corners&z，在創(chuàng)建實(shí)體模塊的參數(shù)表中輸入下列數(shù)值：wpx=0 ,wpy=1，width=1.5，depth=0.75。保存結(jié)果：toolbar:save_db。如圖3-4所示。(8)轉(zhuǎn)移工作平面到某一關(guān)鍵點(diǎn)：utility menu workplane offset wp to keypoints + ，在剛剛創(chuàng)建的實(shí)體塊的左上角拾取關(guān)鍵點(diǎn)，然后單擊ok。保存結(jié)果：toolbar: save_db。(9)創(chuàng)建1/4圓柱：main menu preprocessor modeling create volumes cylinder pa

22、rtial cylinder +，在創(chuàng)建圓柱的參數(shù)表中輸入下列參數(shù)：wp x = 0，wp y = 0，rad-1 = 0，theta-1 = 0，rad-2 = 1.5，theta-2 = 90，depth = -0.75，單擊ok。保存結(jié)果：toolbar:save_db 。如圖3-5所示。 如圖3-4 創(chuàng)建長方體 圖3-5 創(chuàng)建1/4圓柱(10) 在軸承孔的位置創(chuàng)建圓柱體為布爾操作生成軸孔做準(zhǔn)備：main menu preprocessor modeling create volume cylinder solid cylinder +,a. 輸入下列參數(shù):wpx = 0，wpy = 0

23、，radius = 1，depth = -0.1875;b. 拾取 apply;c. 輸入下列參數(shù):wpx = 0，wpy = 0，radius = 0.85，depth = -2，單擊ok。如圖3-6所示。 如圖3-6 創(chuàng)建圓柱體(11)從軸瓦支架“減”去圓柱體形成軸孔：:main menu preprocessor modeling operate subtract volumes+，a.拾取構(gòu)成軸瓦支架的兩個(gè)體，作為布爾“減”操作的母體。單擊apply；b.拾取大圓柱作為“減”去的對象。單擊apply；c.拾取步a中的兩個(gè)體，單擊apply；d.拾取小圓柱體，單擊ok；toolbar:s

24、ave_db。合并重合的關(guān)鍵點(diǎn)；main menu preprocessor numbering ctrls merge items將label 設(shè)置為 “keypoints”, 單擊【ok】。如圖3-7所示。 圖3-7 生成軸孔(12) 創(chuàng)建一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在底座的上部前面邊緣線的中點(diǎn)建立一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):main menu preprocessor modeling create keypoints kp between kps 拾取底座的上部前面邊緣線的兩端為關(guān)鍵點(diǎn)，單擊【ok】rati = 0.5，單擊【ok】(13) 創(chuàng)建一個(gè)三角面并形成三棱柱1) 創(chuàng)建三角面；main menu preproc

25、essor modeling create areas arbitrary through kps 拾取軸承孔座與整個(gè)基座的交點(diǎn)拾取軸承孔上下兩個(gè)體的交點(diǎn)拾取基座上上步建立的關(guān)鍵點(diǎn)，單擊【ok】完成了三角形側(cè)面的建模2) 沿面的法向拖拉三角面形成一個(gè)三棱柱；main menu preprocessor modeling operate extrude areas along normal拾取三角面，單擊【ok】輸入dist = -0.15，厚度的方向是向軸承孔中心，單擊【ok】，3) 保存結(jié)果;toolbar: save_db。如圖3-8所示。 圖3-8 創(chuàng)建三棱柱(14) 關(guān)閉工作平面uti

26、lity menu workplane display working plane (toggle off)(15) 沿坐標(biāo)平面鏡面生成整個(gè)模型1） 鏡面生成整個(gè)模型；main menu preprocessor modeling reflect volumes拾取all選擇“y-z plane”，單擊【ok】，生成如下圖所示2）保存結(jié)果;toolbar: save_db。如圖3-9所示。 圖3-9 生成軸承座模型（16）粘接所有體1） 粘接操作；main menu preprocessor modeling operate booleans glue volumes拾取all2）保存結(jié)果;t

27、oolbar: save_db。4 軸承座的模態(tài)分析4.1 模態(tài)分析理論及分析過程4模態(tài)分析是用來確定結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的一種技術(shù)，包括頻率、振型等的分析，它是所有動(dòng)力學(xué)分析最基礎(chǔ)的內(nèi)容。模態(tài)分析可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)避免共振或以特定頻率進(jìn)行振動(dòng)，使工程師認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)對于不同類型的動(dòng)力荷載是如何響應(yīng)的，有助于在其他動(dòng)力分析中估算求解控制參數(shù)。模態(tài)分析的通用運(yùn)動(dòng)方程為：mu+cu+ku=f(t)。（）其中：m為質(zhì)量矩陣；c為阻尼矩陣；k為剛度矩陣；u為節(jié)點(diǎn)位移矢量；u和u分別為位移矢量對時(shí)間t的一階和二階導(dǎo)數(shù)；f(t)為外界載荷矢量。文中的軸承座可假定為自由振動(dòng)并忽略阻尼，則方程變?yōu)椋簃u+ku=0。 （）模態(tài)

28、分析假定結(jié)構(gòu)是線性的（如m和k保持為常數(shù)），在諧運(yùn)動(dòng)的情況下，方程可化為：(k-2m)u=0。（）其中：為結(jié)構(gòu)的自然圓周頻率。由系數(shù)行列式det(k-2m)可求出方程的特征值i(i=i2)，從而得到結(jié)構(gòu)的自然圓頻率i，并可得出結(jié)構(gòu)的自然頻率fi=i/(2)。特征值i對應(yīng)的特征向量u表示振型，即假定結(jié)構(gòu)以頻率fi振動(dòng)時(shí)的形狀4.2 模態(tài)分析步驟4.2.1指定分析標(biāo)題并設(shè)置分析范疇 （1）設(shè)置標(biāo)題等utility menufilechange title utility menufile change jobname utility menufilechange directory （2） 選取菜

29、單途徑 main menupreference ,單擊 structure,單擊 ok4.2.2定義單元類型 程序中提供了多種實(shí)體單元，本文采用的是單元，此單元具有二次位移型函數(shù)，非常適合于模擬不規(guī)則形狀的結(jié)構(gòu)。它由個(gè)節(jié)點(diǎn)定義，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有個(gè)自由度；此單元具有塑性、蠕變、膨脹、應(yīng)力剛化、大變形和大應(yīng)變等功能。單元外形如圖4-1所示5。模型的材料選擇為235鋼，密度為780，彈性模量為210gpa，泊松比為0.3 圖4-1 單元類型上面的實(shí)常數(shù)在mm單位制（即模型尺寸單位為mm）下輸入到ansys時(shí)應(yīng)為ex=2e5mp，prxy=0.3，dens=7.8e-9t/mm3。 main menu: p

30、reprocessorelement typeadd/edit/deleteselect solid 92。依次選?。簃ain menupreprocessormaterial propsmaterial model 出現(xiàn)define material model behavior對話框，再依次選?。?material models availablestructurallinearelasticisotropic 出現(xiàn)linear isotropic propeties for materal number 1 對話框，在ex輸入欄中輸入2.1e5。在prxy中輸入0.3。點(diǎn)擊ok退出。再選

31、取structuraldensity，設(shè)置材料密度，在彈出的對話框中，dens一欄輸入7.8e-9，ok，退出對話框。點(diǎn)擊materalexit完成參數(shù)設(shè)置。4.2.3 劃分網(wǎng)格 選取菜單途徑main menupreprocessormeshingmeshtool,出現(xiàn)meshtool對話框，一般采用只能劃分網(wǎng)格，點(diǎn)擊smartsize,下面可選擇網(wǎng)格的相對大小（太小的計(jì)算比較復(fù)雜，不一定能產(chǎn)生好的效果，一般做兩三組進(jìn)行比較），保留其他選項(xiàng)，單擊mesh出現(xiàn)mesh volumes對話框，其他保持不變單擊pick all，完成網(wǎng)格劃分。有限元法的基礎(chǔ)是用有限個(gè)單元體的集合來代替原有的連續(xù)體。因

32、此首先要對實(shí)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的簡化，再將實(shí)體結(jié)構(gòu)劃分為有限個(gè)單元組成的離散體，單元之間通過單元節(jié)點(diǎn)相連接。本文的模型比較復(fù)雜，采用智能網(wǎng)格劃分，劃分等級(jí)為級(jí)，得到個(gè)節(jié)點(diǎn)、個(gè)單元，劃分結(jié)果如圖4-2所示：4.2.4 進(jìn)入求解器并指定分析類型和選項(xiàng) 選取菜單途徑main menusolutionanalysis typenew analysis，將 圖4-2 劃分網(wǎng)格出現(xiàn)new analysis對話框,選擇modal單擊 ok。 選取main menusolution analysis typeanalysis options， 將出現(xiàn)modal analysis 對話框，選中subspace模態(tài)提

33、取法，在 number of modes to extract處輸入相應(yīng)的值20，單擊ok，出現(xiàn)subspace model analysis對話框，選擇頻率的起始值，其他保持不變，單擊ok。4.2.5 施加邊界條件 施加的約束要和實(shí)際工況相符合，本文的軸承座模型底部約束為豎直方向位移為零，個(gè)安裝孔徑向約束為對稱,選取mainmenusolutiondefine loadsapplystructuraldisplacement,出現(xiàn)applyu,rot on kps對話框，選擇在點(diǎn)、線或面上施加位移約束,單擊ok會(huì)打開約束種類對話框，選擇（all dof,ux,uy,uz）相應(yīng)的約束,單擊ap

34、ply或ok即可。4.2.6執(zhí)行求解選取菜單途徑main menusolutionsolvecurrent ls。瀏覽在/stat命令對話框中出現(xiàn)如下圖所示的信息，然后使用 fileclose關(guān)閉該對話框,單擊ok。在出現(xiàn)警告“a check of your model data produced 1 warning。 should the solv command be executed?”時(shí)單擊yes,求解過程結(jié)束后單擊 close。如圖4-3所示。4.2.7 列出固有頻率 main menugeneral postprocresults summary。瀏覽對話框中的信息。如圖4-4所示

35、。4.2.8查看模態(tài)形狀 查看某階模態(tài)的變形，首先讀入求解結(jié)果，如現(xiàn)在要查看一階模態(tài),執(zhí)行main menugeneral postprocread resultsfirst set,然后執(zhí) 圖4-3 求解信息 圖4-4 固有頻率行main menugeneral postprocplot resultsdeformed shape，在彈出對話框中選擇“def+undefe edge”單擊ok。查看下一階振型圖main menugeneral postprocread resultsnext setplot。 第1階模態(tài) 第2階模態(tài) 第3階模態(tài) 第4階模態(tài) 第5階模態(tài) 第10階模態(tài) 第15階模

36、態(tài) 第20階模態(tài)4.2.9模態(tài)分析結(jié)果對某階固有頻率，該階模態(tài)振型中變形較大的部位是敏感部位，改變這些部位的物理參數(shù)，將獲得較大的固有頻率的改變。當(dāng)工作頻率與固有頻率相等或接近時(shí)，對軸承支座造成傷害就越大。模態(tài)分析可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)避免共振或以特定頻率進(jìn)行振動(dòng)，使工程師認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)對于不同類型的動(dòng)力荷載是如何響應(yīng)的。5結(jié)論（）在用對軸承座進(jìn)行前處理的過程中，必須指定模型的密度，否則不能得出想要的結(jié)果。（）模型的求解是在無阻尼、自由振動(dòng)的假設(shè)前提下進(jìn)行的。（）必須對模型施加與實(shí)際情況相符的約束，不允許有非零位移約束。（）通過軟件對軸承座進(jìn)行了有限元?jiǎng)恿W(xué)模態(tài)分析，求出了軸承座的低階（前20階）固有頻率

37、和振型。為了防止結(jié)構(gòu)發(fā)生共振，應(yīng)盡量使外界激勵(lì)響應(yīng)的頻率避開軸承座的固有頻率。位移矢量圖中的頂部位置附近是不同振型下位移的最大值位置，這些區(qū)域應(yīng)該重點(diǎn)考慮。研究結(jié)果可為軸承座的動(dòng)態(tài)響應(yīng)計(jì)算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。（）利用先進(jìn)的有限元技術(shù)來研究軸承座的固有頻率和振型，可縮短研發(fā)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。6 總結(jié)相對于其他應(yīng)用型軟件而言， ansys作為大型權(quán)威性的有限元分析軟件，對提高解決問題的能力是一個(gè)全面的鍛煉過程，是一門相當(dāng)難學(xué)的軟件。在剛開始接觸的時(shí)候會(huì)感到無從下手，照著書本上的例子做也是云里霧里不知所云，但多花點(diǎn)時(shí)間練習(xí)后漸漸有了些眉目，知道了該如何去學(xué)它，也逐漸有了學(xué)習(xí)ansys的興趣

38、。 我認(rèn)為要學(xué)好ansys，就要對自己提出很高的要求，一方面，需要學(xué)習(xí)者有比較扎實(shí)的力學(xué)理論基礎(chǔ)，對ansys分析結(jié)果能有個(gè)比較準(zhǔn)確的預(yù)測和判斷，可以說，理論水平的高低在很大程度上決定了ansys使用水平；另一方面，需要學(xué)習(xí)者不斷摸索出軟件的使用經(jīng)驗(yàn)不斷總結(jié)以提高解決問題的效率。 在學(xué)ansys時(shí)，以前學(xué)的很多基本概念和力學(xué)理論知識(shí)都忘得差不多了，因而遇到有一定理論難度的問題可能很難下手，特別是對結(jié)果的分析，需要用到材料力學(xué)和彈性力學(xué)里面的知識(shí)進(jìn)行理論上的判斷，所以在這種情況下，復(fù)習(xí)一下材料力學(xué)，彈性力學(xué)和塑性力學(xué)，加深對基本概念的理解是非常有必要的，實(shí)際上，適當(dāng)?shù)膹?fù)習(xí)并不要花很多時(shí)間，效果卻很明顯，不僅能勾起對已學(xué)知識(shí)的回憶，還能加深理解，使遇到的問題得到順利的解決。 同時(shí)，作為工科學(xué)生，我們 還要加強(qiáng)自己的建模能力，有意識(shí)的去訓(xùn)練自己的建模思想和技巧，這就要求我們多做練習(xí)，反復(fù)訓(xùn)練才能熟練并理解的較為深刻，從而才能起到舉一反三的功效。再者，我們要多問問題多積累經(jīng)驗(yàn)。學(xué)習(xí)ansys的過程實(shí)際上是一個(gè)不斷解決問題的過程，問題遇到的越多，解決的越多，實(shí)際運(yùn)用annsys的能力才會(huì)越高。對于初學(xué)者，必將會(huì)遇到許許多多的問題，對