内六角扳手ansys分析实例

《内六角扳手ansys分析实例》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、内六角扳手的静力分析与优化设计陈晨力学与工程学院，结构2010-01班，20104336【摘要】本文中，将采用一个内六角扳手的静力分析为例来具体说明Ansys的典型分析过程，包括模型建立，划分网格，施加载荷和边界条件，求解以及后处理等。通过二维拉伸生成三维模型，分两步加载，查看两种载荷下六角形扳手的等效VonMises应力；对六边形扳手进行应力校核，看其等效VonMises应力是否小于200MPa。假如校核不满足，在不改变六角形尺寸和载荷的前提下，如何优化扳手的结构，使其满足设计要求。【关键词】扳手，应力校核，优化，荷载步分析1.问题描述内六角扳

2、手在日常生产生活当中运用广泛。本例选取的扳手其实体模型如图1所示，先受1000N的力产生的扭矩作用，然后在加上200N力的弯曲，分析目的是算出在这两种外载作用下扳手的应力分布。扳手的详细参数如下：截面宽：10mm，正六边形边长为5.8mm；形状：正六边形杆长：7.5cm手柄长：20cm倒角半径：1cm弹性模量：2.07×1011Pa向下的面力：20N斜向上的面力：100N图1六方孔扳手的几何尺寸2.建立模型完整的前处理过程包括：设定分析模式；定义单元类型和实常数；定义材料属性；建立几何模型；划分有限元网格。下面就结合本实例进行介绍。本实例中选取的

3、应力单位为Pa，力单位为N，长度为m。2.1选择分析模式选取菜单项MainMenu

4、Preference，将弹出PreferenceofGUIFiltering（菜单过滤参数选择）对话框，如图。选中Structural复选框，以便Ansys的主菜单设置为与结构分析相对应的菜单选项。图2选择分析模式2.2定义单元类型在进行有限元分析时，首先应根据分析问题的几何结构，分析类型和所分析的问题的精度要求等，选定适合分析实例的有限元单元类型。本例中选用8节点实体单元（Solid-Brick8node45）。选取菜单项MainMenu

5、Preprocesso

6、r

7、ElementType

8、Add/Edit/Delete，将弹出ElementTypes（单元类型）对话框，点取Add，在LibraryofElementTypes中选取相应单元类型，如图3所示。图3选择单元类型2.3定义材料属性本例中选用的两种单元类型均不需定义实常数，故略过定义实常数这一步骤而直接定义材料属性。选取菜单项MainMenu

9、Preprocessor

10、MaterialProps

11、MaterialModels，将弹出DefineMaterialModelBehavior对话框，如图：2.4建立几何模型本实例采用沿路径拖拉的方式建立

12、实体模型和有限元网格，因此首先建立扳手的截面，然后做出扳手的一条路径线，将截面沿此路径线拖拉生成扳手实体模型和网格。图4定义材料属性2.4.1建立扳手截面（正六边形）单击菜单项MainMenu

13、Preprocessor

14、Modeling

15、Create

16、Areas

17、Polygon

18、BySideLength，弹出PolygonbySideLength（根据边长创建正多边形）对话框，如图所示。输入边数6，边长0.058m。关闭创建多边形的对话框，生成正六边形如图。此种方式生成的正多边形的中心在工作平面的原点。图5建立六角形截面2.4.2创建截面拖拉路径

19、点击MainMenu

20、Preprocessor

21、Modeling

22、Create

23、Keypoints

24、InactiveCS,输入三个路径关键点：7（0,0,0），8（0，0,-0.2），9（0，-0.075，-0.2），生成点后将点点相连，做出基本路径框架如图：图6建立路径框架线之后进行倒角。在Create

25、Lines

26、中点取LineFillet，出现linefillet对话框。点选线7、8，输入倒角半径1cm，形成完整拖拉路径曲线。图7形成倒角2.4.3生成实体模型点击MainMenu

27、Preprocessor

28、Modeling

29、Operate

30、

31、Extrude，选择拖拉对象“Areas”，方式“Alonglines”，依次点击面及拖拉路径线，生成实体模型如图8：图8建立好的实体模型2.5网格划分选择MainMenu

32、Preprocessor

33、Meshing

34、MeshTool，打开网格划分工具。点选Global项后的Set，定义单元长度。本例选择2mm为单元尺度，网格划分方式为Sweep，划分后的网格如图10所示。图9网格划分工具图10划分好的网格2.6定义边界条件与荷载建立有限元模型后，就需要定义边界条件并施加荷载，才能进行求解。2.6.1定义边界条件实例的位移边界条件为将扳手杆部的底面

35、边界上节点的全部位移固定。具体步骤：选择MainMenu

36、Preprocessor

37、Loads

38、DefineLoads

39、Apply

40、St