ANSYS-螺钉弯曲分析
一、材料的选择
第一篇文章中有操作流程
二、模型的导入
这里有两种模型导入的方法,第一种是先拉一个单独的Geometry出来,再将它关联到静力学分析中。另一种是直接一个单独的静力学分析框。
PS:两种方法没区别,无非是多了一个步骤,但还是第一种方式更好。原因:有时结构过于复杂需要简化,会在Geometry中进行一系列操作,万一想换一个分析种类,那不还得再操作一遍。
右击Geometry——鼠标移到Import Geometry——点击Browse——出现的窗口中选择想要打开的模型即可(模型有格式要求,一般三维模型导出来的都可以用,更详细的问下度娘)
三、分析设置
1.定义零件材料
双击Model进入分析页面
Geometry(模型)展开它,下面这些是组成它的零件。在进行分析前,需要对这些零件进行材料的定义,这样才能得到更加准确的结果,毕竟不同材料它们的性能相差十万八千里。
点击其中一个零件——下面会出现一个Detail对话框——在Material内——有个Assignment,点击右侧的框框——框框右边会出现三角,点击它——在出现的框中选择想要赋值的材料
2.定义接触类型
Connection(接触定义):一般系统会对模型进行自动定义,但定义不全,有时需要手动添加,添加方式见下图。
注意:系统自动定义的接触别删除,删除后分析结果时会提示有错误。但系统定义的接触类型可以更换。
接触方式分为Bonded(绑定,相当于两个零件焊死),No Separation(不分离,不能上下动,但可以轻微左右前后无摩擦的动),Frictionless(无摩擦,啥方向都能动,就是没摩擦),Frictional(有摩擦,啥方向都能动,摩擦系数得设置),Rough(粗糙,摩擦系数无限大,永远只发生静摩擦)。
PS:Target一般选择被固定的件,并且要保持统一。假如选择了未被固定的件为Target,分析时会提示有错误。
3.网格划分
Mash(网格化):系统可以直接自动化分,右击Mesh,点击Generate Mesh。(仅适合方方正正的模型,一旦有不规则形状出现,需要进行详细划分,不然结果不准,虽然可以分析出来,但毫无参考价值,学生党除外)
4.分析条件设置
Step end time(截止时间):设置时间长短与此过程的进行时间有关。
Large Deflection(大变形):当变形呈非线性时,需打开,打开后变形会更大。
5.支撑设置
Fix Support:(支撑面)这种支撑方式可以理解为焊住了,固定处附近的应力分析结果不准确,会出现应力奇异(应力不收敛,会随着网格密度的增加而变大)。
下面是一种减弱应力奇异的固定方式,当固定点足够远,应力奇异会消失。
Remote Displacement(远程自定义固定):自由度全设置为0与Fixed效果一样。
6.受力设置
螺钉在固件上拧紧后,螺纹与螺纹孔的齿面间会产生作用力与反作用力,称为预紧力。添加方式见下图。
预紧力Geometry添加图中红色的面,在Preload(预紧力)中填写数值。
注意:多数三维软件导出后,圆柱面都会被切成两半。而Geometry只能选择一个面,选两个面将无法添加。这时体现了在ansys中提前处理模型的重要性。详细操作见下篇文章。
为了模拟螺钉在受多少牛的力下会失效,添加如下图所示的力,方向朝向支撑面,大小为25N。(力大小根据分析结果调整)
四、分析结果
点击Solution——点击右上角的Stress——点击第一个总应力——右击Solution——点击Solve。
五、结果解读
左侧彩虹条为分析的应力结果,查看每个零件的最大应力是否超过材料的屈服强度,超过则不符合设计要求。
分别查看固件和螺钉的最大应力,通过查看发现固件全为蓝色,则最大应力为60.177。
如图所示,螺母和螺栓都有部分红色,最大应力为541.58N,远大于低碳钢的屈服强度。
结论:M2螺栓在350N预紧力下,受25N的力,会断裂,设计不合理。固件发生轻微弹性变形。
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