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有限元分析及应用ANSYS机械阀体结构分析实例


有 限 元 分 析 与 应 用
大作业

学 专 学 学

院: 业: 生: 号:

机械工程学院 机械工程 X X X XXXXXXXXXX X X X

指导教师:

完成日期 :X 年 X 月 X 日

(说明:为防止个人信息泄漏,给本人带来不必要影响, 部分图片无法显示或经过剪辑,但对参阅者影响不大)

有限元分析及应用

目 录
2.动力学作业 ............................................................. 15 2.1 问题描述 ........................................................ 15 2.2 基于 ANSYS 的有限元分析过程 ...................................... 15 2.3 进入 ANSYS,导入几何模型 ......................................... 16 2.4 选择单元类型 .................................................... 18 2.5 设置材料属性 .................................................... 19 2.6 网格划分 ....................................................... 20 2.7 施加约束 ........................................................ 22 2.8 模态分析 .......................................................... 24 2.9 求解 .............................................................. 25 2.10 查看结果 ....................................................... 26 2.11 查看各阶固有频率形变结果 ........................................ 26 2.12 结果分析 ........................................................ 30

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有限元分析与应用大作业
2.动力学作业: 2.1 问题描述 如图所示,为某机械阀体结构,材料参数为:弹性模量 E=2E11Pa,泊 松比 u=0.28,密度 。几何参数文件为:fati.x_t。将下部 4

个螺栓孔进行全约束。利用实体单元进行模态分析计算;计算其前 6 固有 频率和振型,分析其振动特性。

2.2 基于ANSYS的有限元分析过程 定义工作文件名和工作标题,进入ANSYS。(如图2.1) (1).打开Mechanical APDL Product Launcher 15.0 (2).选择模拟环境: Simulation Environment:ANSYS (3).更改工作目录:File Management→ Working Directory: C:\Users\Administrator\Desktop\123 (4). 更改作业名:File Management→job name:123

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有限元分析及应用

(5).点击Run,进入ANSYS。

图2.1 定义工作文件名和工作标题

2.3 进入ANSYS,导入几何模型 Utility Menu > File > Import>PARA,如图2.2进行操作,点击OK,得 到图2.3所示图形。显示实体:Utility Menu >PlotCtrls>Style> Solid Model Facets,得图2.4。点击OK,Utility Menu >Plot>Replot,点击Replot 得实体图2.5。

图2.2 导入模型

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有限元分析及应用

图2.3 模型线框显示

图2.4 模型显示设置

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图 2.5 模型实体显示

2.4 选择单元类型 Main Menu > Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete>Add>Structural-Solid> Brick 8 node 185,点击 OK,Close。如图 2.6 所示。

图 2.6 单元类型

2.5 设置材料属性 Preprocessor>Material Props>Material Models>Structural>Linear>Elastic>Isotropic 设置材料参数:弹性模量 E=2E11Pa,泊松比 u=0.28。如图 2.7 所示 Preprocessor>Material Props>Material Models>Structural>Density 设 置材料密度 ? ? 7800kg / m3 。如图 2.8 所示。Toolbar: SAVE_DB

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图 2.7 材料属性设置 1

图 2.8 料属性设置 2

2.6 网格划分 Preprocessor>Meshing>Mesh tool,如图 2.9 所示。 (1).将智能网格划分器( Smart Sizing )设定为 “on” (2).将滑动码设置为 “8”
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(3).确认 MeshTool 的各项为: Volumes, Tet, Free (4).MESH (5).Pick All (6).关闭 MeshTool Utility Menu: PlotCtrls -> Style -> Size and Shape

(7) .选择 2 facets/element edge, 点击 OK。 如图 2.10 所示。 Toolbar: SAVE_DB

图 2.9 网格划分 1

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图 2.10 网格划分 2

2.7 施加约束 将下部 4 个螺栓孔进行全约。 Main Menu: Solution -> Loads-Apply -> Structural-Displacement ->Symmetry B.C.-On Areas + 如图 2.11 所示。 (1).绘出 Areas (Utility Menu: Plot-> Areas)

(2).拾取四个安装孔的 8 个柱面 ,如图 2.12 所示。 (3).点击 OK 。如图 2.13 所示。

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有限元分析及应用

图 2.11 施加约束 1

图 2.12 施加约束 2

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有限元分析及应用

图 2.13 施加约束 3

2.8 模态分析 Main Menu:Solution>Analysis Type>New Analysis>Modal,点击 OK。 如图 2.14 所示。选择固有频率为 6。 Solution>Analysis Type>Analysis Options,操作如图 2.15 所示,点击 OK,弹出 Bock Lnczos Mthod 对话框,单击 OK.

图 2.14 模态分析 1
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有限元分析及应用

图 2.15 模态分析 1

2.9 求解 Main Menu: Solution>Solve>Current LS,点击弹出对话框的 OK 命令 进行求解。如图 2.16 所示。

图 2.16 求解过程

2.10 查看结果

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Main Menu: General Postproc> Results Summary 固有频率,如图 2.17 所 示。

图 2.17 固有频率列表

2.11 查看各阶固有频率形变结果 选择 Main Menu: General Postproc>Read Results>By Pick,点击第一 行 Set1,点击 Read,Close. 如图 2.18 所示。General Postproc>Plot Result>Contour Plot>Nodal Solu.>DOF solution >Displacement Vector Sum。 重复以上操作,得到从第一阶到第六阶的模态振型图。如图 2.19-2.24 所 示。

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图 2.18 选择第 1 阶频率

图 2.19 第一阶的模态振型图

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图 2.20 第二阶的模态振型图

图 2.21 第三阶的模态振型图

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图 2.22 第四阶的模态振型图

图 2.23 第五阶的模态振型图

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图 2.24 第六阶的模态振型图

2.12 结果分析
此结构的最低频率为 0.85387E-03Hz, 小于平常使用的工况所产生的频率, 最高 频率为 18028Hz,大于平常使用的工况所产生的频率,所以,此结构在中间可能产生 共振现象。

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