基于ANSYS的结构静力分析在机械设计中的应用.pdf

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1、机械管理开发总第146期MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTTotalof1462015年第4期NO．42015应用技术基于ANSYS的结构静力分析在机械设计中的应用刘晓娟(太原航空仪表有限公司，山西太原030006)摘要：运用ANSYS分析软件对机械工程中某工字型结构钢悬臂梁进行静力分析，得到该梁在外部集中载荷作用下的应力图、应变图和总变形图，从而提供了一种完善的设计手段，降低了零件的设计成本，一定程度上缩短了产品的设计周期，达到了优化设计的目的。关键词：ANSYS；静力分析；工字型悬臂梁中图分类号：TP391．72文献标识码：A文章编号：1003．7

2、73X(2015)04．0023．03DoI：10．16525／i．cnki．crl14．1134／th．2015．04．008引言械设计中的广泛应用，在市场上出现了一些专业在我们的日常生产和生活中，机械产品随处的机械设计和机械分析软件，这些软件的出现更可见，它直接或间接地影响着我们每个人。在机是大大加快了设计速度，降低了设计难度。AN—械产品发展的初期，由于市场对于机械产品的要SYS是目前市场上使用最为广泛的大型通用有限求简单，机械设计人员经常可以通过经验或者经元分析软件，它能与CAD、SOLIDWORKS等机械过简单的计算完成对机械产品的设计。但是，随设计软件实现数据的共享和交换，

3、现已成为机械着时代的发展，机械产品在生产生活中的应用越工程领域中最有影响力的应用程序之一[2]。来越广泛，机械产品所要面对的工作环境也越来悬臂梁是工程实践中常用的一种结构，常受越复杂多变，这时机械产品的设计需求、制造工艺分布荷载、集中荷载、扭矩等的作用，在使用过程等都对机械设计人员提出了更高的要求，机械设中，梁的任何一处都有可能产生较大的应力和应计人员已经无法通过经验或者简单计算完成设变，从而使悬臂梁的结构发生破坏。计，往往需要经过周密复杂的计算完成设计，而这本文运用ANSYS分析软件和SOLID-些计算给设计人员带来的工作量是极其巨大的，WORKS建模软件对某一工程中常用工字型结构而

4、且设计的精度和准确率也无法得到保障。在这梁进行静力分析，得到应力应变分布图，为该类零种情况下，计算机技术的发展为机械设计人员提件的设计与制造提供了理论依据。供了便利，设计人员可以通过数学近似的方法，利1ANSYS有限元分析法用计算机模拟机械产品在真实物理环境下的工作1．1ANSYS有限元分析法主要特点情况，这种模拟的方法也被称为有限元分析法L1]，ANSYS是一个集设计分析及优化于一体的有限元分析法为机械产品的研发和设计提供了科大型应用程序，特点有[3“]：学的理论依据，减少了不必要的人力和物力的浪1)数据统一。ANSYS通过数据库的形式来费，降低了产品的生产成本。而随着计算机在机管理

5、和存储建模数据以及分析结果，可以实现受力前后处理、分析求解及多场分析的数据统一。收稿日期：2015—04—122)强大的建模能力。ANSYS具备三维建模作者简介：刘晓娟(1986一)，女，硕士，毕业于能力，仅靠ANSYS的图形界面就可以建立各种复中北大学机械制造及自动化专业，助理工程师，现杂的几何模型。就职于太原航空仪表有限公司。3)强大的求解功能。ANSYS为使用者提供机械管理开发jxglkfbjb@126．corn·24·第30卷了多种求解器，用户可以根据实际需求选择合适映射网格和自由网格。的求解器。边界规则区域的划分常采用映射网格划分的4)强大的非线性分析功能。ANSYS可进行方

6、式，映射网格划分的方式对单元形状有一定的几何非线性、材料非线性、状态非线性等多种非线要求。也就是说，映射网格面网格的形状只能是性分析。四边形或者三角形，体网格只能是六面体单元。5)智能网格划分。ANSYS具有智能网格划分对于边界不规则的区域划分则往往采用自由网格功能，可根据模型特点自动生成有限元网格，避免了划分的方式，因为自由网格划分方法对区域边界人为划分网格后各部分网格无法匹配的问题。形状没有特殊的要求，它所产生的网格形状也是6)良好的优化功能。不规则的。正因为如此，映射网格得到的分析结7)良好的用户开发环境。果比自由网格精度高。1．2ANSYS分析软件的应用在对有限元模型进行网格划

7、分之前，需要定ANSYS软件是集结构、流体、热、电磁场耦合义单元属性。单元属性的确定很重要，因为它直等分析为一体的通用有限元分析软件，它具备很接关系到分析结果的精确。ANSYS为使用者提强的计算分析及前处理能力。传统的机械设计往供了约200多种单元，能够满足分析实际工程中往是利用现有的资料对产品进行开发，再根据积遇到的各种复杂问题。累的经验对产品进行改进，这种设计方法不仅浪2)加载求解。加载求解主要包括：定义施加载费时间、生产效率低、成本消耗大