《有限元分析》课程考核论文

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1、评定成绩《有限元分析》课程考核论文课程名称：有限元分析题目：东方红推土机零部件静力学分析学生姓名：班级：学号/序号：完成日期：2017年1月8日五邑大学机电工程学院作为一款20世纪70年代设计生产的东方红推土机，其在设计上在现在看来存在众多的缺陷，其中安装推土铲液压缸的横轴就存在强度不够的缺陷，以及安装横轴的支架焊接处焊接强度不够。导致推土机工作的时候经常出现横轴断裂及支架断裂、焊接处断裂影响工作，以前家里的推土机就经常有出现这种状况。在这通过建立1比1的模型并对模型施加实际工况时所受的力对横轴和支架整个装配体进行静力分析，求解横轴及支架的最大变形和最大应力之处，以对相应位置进

2、行加强。目录问题描述2模型简化3网格划分3加载及边界条件7求解及后处理8结果10问题描述东方红推土机零部件的静力分析其实物样机图1,耍分析的零部件为一装配体，为推土机安装推土铲液压缸的横轴及安装横轴的支架组成的装配体，此装配体的三维模型如图2,这个装配体紧靠16个M20的螺栓与推土机的车体连接,横轴总长1400mm,两端为长200mm直径为060mm轴段，中间段直径为052mm。三角支架的圆柱体也是060mmo装配体中的零部件材质均为结构钢。工作受力主要是当推土铲的液压缸向下仲出通过反作用力把推土机前头抬起，推土机总重5吨，考虑推土机工作是会偶尔受到冲击力通过液压缸作用在横轴上

3、与抬起车头的作用力相作用于横轴上，力的方向如图3所示，在横轴两端的060mm圆柱面分别施加图3中X方向-5000N,Y方向15000N的力以模拟推土机工作时液压缸所会对横轴的最大的反作用力。图1图2图3由以前接触东方红的经验知横轴最易断的地方在于肓径为052mm的中间段的中处，支架最容易出现的问题是横轴正下面的圆柱体与肋板相交处变形甚至断裂，以及该圆柱体与最下面上螺栓的板的焊缝断裂等。而其他地方几乎不会出现受损的现象。模型简化整个装配体的模型虽然呈对称结构，但是由于横轴是受力在两端，导致中间受力，所以不适合对整个装配体做模型简化。因为所需要的求解结果主要在于横轴和支架的受力，不

4、需要求解装配体中螺丝及定位销的受力及变形，又装配体中零件与零件之间的关系均为绑定的关系，为了获得更好的单元质量，所以可以把对单元质量影响较大的螺丝及定位销去掉，从而更有利于后面的网格划分，简化后模型如图4所示。图5所示变形量大的几乎由螺丝和盖上的圆角所影响。而已知道圆角会对单元质量有影响，但对需要求解的结果不影响，在已导入模型做了这么多工作后不再去更改模型。网格划分1.默认方式划分网格ANSYS软件里面会根据模型的类型自动选择一种合适的单元类型来划分模型，单元也有三种不同精度可选择，但对于一些相对较复杂的模型，默认方式划分的单元往往单元质量较差，单元密度也达不到所需的精度要求。

5、如图6所示为默认方式划分网格，选择fine等级精度划分，从结果中可以看出为四面体单元格，单元畸变量大，且数量多，从单元数量也可以看到对于尺寸这么大的一个装配体对应11567个单元的单元数量表明单元密度述远远不够。CcitUMtTcefeHelpOHH目•囚■■g帘(gr!<■&屁■础・：©Q敎国JQO栄♦30X*XwXHHThnktc■M«hcGraph(Mbw9IMethMetnctV-rS1I44S10WJIIICortroltI■勝3为3843SM43472129315204t:SUtkStructuralEqu^oI・MStressTyp•:Equa/alM6rot»-

6、Mi«f)StrenUnkxUPATirrw：!2017/1/820/■[101X5Max8W27835367.3C5J56.门8厶—；‘—■对应默认方式划分的网格得出的结果如图7所示。其最大等效应力值为72.826Mpa,而网格经过细化达到比较理想的单元质量和单元密度对应的结果如图8所示，其最大等效应力值为101.05Mpao对比两者结果可以看出粗糙网格求岀的结果与实际存在较大的差别，所以要进一步根据实际细分网格。c：(al«ntUneMPaTime:12017/1/820292.手动局部细分网格在以5mm的单元格边长划分

7、网格的基础上再对需要求解的横轴、支架受力大的部位以单元格边长为3mm进行网格细分。细分后单元数量从16万多增加到120多万，关键部位网格密度显著提高，单元畸变量大的单元数量减少，整体单元畸变较小，属于比较理想，单元质量明显提高。详细如图9所示。BeurweiTooKZp。丿・?/$ho»Erron"杖剳•J]■■q¥T®®®®二•:•◎⑥瞰回QQ：?：，•■0E榊）八WMMomCc*onQAnroUlwJ*；Update■・LMei>i3r9l■图9■FdX.HoMg图10比前后几次的结果可