有限元原理及應(yīng)用 課程設(shè)計(jì)

1、有限元原理及應(yīng)用有限元課程大作業(yè)一、問(wèn)題描述銷和銷孔接觸問(wèn)題，插銷半徑r=0.25cm,長(zhǎng)度L=2.5cm,插座寬度 W=4cm，高度H=4cm，厚度t=1cm，插孔半徑r=0.49cm，插銷和插座 材料彈性模量E=3.6*107N/cm2，泊松比=0.3。計(jì)算插銷撥拉過(guò)程中 插銷和插座體內(nèi)的應(yīng)力分布以及接觸壓力大小。二、簡(jiǎn)化模型由于插孔的半徑比插銷的半徑要小，所以在插銷裝配到插座時(shí)插 銷和插座內(nèi)都會(huì)產(chǎn)生裝配預(yù)應(yīng)力。要分析撥拉過(guò)程的應(yīng)力分析，首先 要得到預(yù)應(yīng)力的分布。由于裝配體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，我們可以取模型的 四分之一來(lái)進(jìn)行分析，并分成兩個(gè)載荷步來(lái)求解。第一個(gè)載荷步時(shí)觀 察擦汗小接觸面的應(yīng)力，第

2、二個(gè)載荷步時(shí)觀察插銷撥拉過(guò)程中的應(yīng) 力，接觸壓力和反力等。三、建立有限元模型1 .實(shí)體建模首先生成插座：執(zhí)行直接生成塊命令，輸入相關(guān)參數(shù)生成插座立 方體；生成圓柱體：執(zhí)行直接生成圓柱體命令，輸入?yún)?shù)生成圓柱體；生成插孔：執(zhí)行布爾操作，用生成的插座立方體挖去圓柱體，生 成插孔；生成插銷：執(zhí)行直接生成圓柱體命令，輸入?yún)?shù)生成圓柱體；完成建模的幾何模型見(jiàn)圖1。切分掉模型1/4：通過(guò)設(shè)置工作平面，來(lái)切分模型;切分以后的幾何模型見(jiàn)圖2。VOL WESVOLU NUMANJUL 19 201318:31:42Tli Ziang_Pin and Pin HoleAREASTYPE NUMUANJUL 19

3、2 01319:09:04Tu Ziang_Pin and Pin Hole劃分網(wǎng)格定義單元類型：選擇創(chuàng)建“Structural Solid”和“Brick8node185”兩種單元類型；定義材料（彈性模量，泊松比）：ANSYS Main Menu: Preprocessor一Material Props 一Material Models 一Structural Linear ElasticIsotropic ；網(wǎng)格密度設(shè)置：插銷單元和插銷座單元網(wǎng)格密度分別設(shè)置;設(shè)置單元形狀和網(wǎng)格劃分方法，劃分網(wǎng)格后模型見(jiàn)圖3。ELEMENTSANJUL 19 201319 : 45 : 14ffl3Tu X

4、iang_Pin and Pin Ho 1 e.四、加載和求解建立接觸單元設(shè)置插銷孔的接觸面為第一個(gè)接觸面，圓柱插銷的接觸面為第二個(gè)接觸面，設(shè)置面面接觸，生成接觸面。定義位移約束施加對(duì)稱位移約束：在插座和插座銷被切分出來(lái)的四個(gè)面上施加對(duì)稱位移約束；施加面約束：插座左側(cè)面添加面約束，固定該面所有自由度。對(duì)第一個(gè)載荷步求解設(shè)置求解選項(xiàng)，求解插銷和插銷座的裝配預(yù)應(yīng)力。對(duì)第二個(gè)載荷步求解設(shè)置求解選項(xiàng)，求解插銷和插銷座撥拉過(guò)程。五、后處理1.設(shè)置擴(kuò)展模式調(diào)用擴(kuò)展模式，擴(kuò)展后的模型見(jiàn)圖4。2.裝配預(yù)應(yīng)力讀入第一個(gè)載荷步的計(jì)算結(jié)果;繪制裝配應(yīng)力圖見(jiàn)圖5,擴(kuò)展后的應(yīng)力圖見(jiàn)圖6。NODAL SOLUTIONST

5、EPl SUB =100TIMElUOSEQV (AVG)DPK =-006428SMN =944.672SPK =537176ANJUL 19 2 U1321:03:41944.67212010723927035843347759560526179689298851418014537176Tu Miang_Pin and Pin HoleNODAL SOLUTIONSTEP=1 SUB =100 TIME=100 /EXPANDEDSEQV (AVG)DMX =.006428 SMN =944.672 SMX =537176ANJUL 19 2 U1321:39:39944.67212010

6、72392703.58433477.59560526179689298851418014537176Tu Xiang_Pin and Pin Hole讀入某時(shí)刻計(jì)算結(jié)果，繪制接觸面壓力云圖，見(jiàn)圖7。1NODAL SOLUTIONTIME=12U /EXPANDEDANJUL 19 2 U1321:42:219375918751828127737.5 03646879140638234397328156421915Tu Xiang Pin and Pin Hole圖 7撥拉過(guò)程讀入第二個(gè)載荷步的計(jì)算結(jié)果，選擇所有模型，繪制插銷撥出時(shí) 的應(yīng)力云圖，見(jiàn)圖8。NODAL SOLUTIONSTEP=2 SUB =15 TIME=200/EXPANDEDSEQV (AVG)DMX =1.7SMN =.095617SMX =6261ANJ