有限元分析作业

精品文档---下载后可任意编辑 摘 要 :圆轴轴肩处若采纳尖角过渡,承载时将引起较大的应力集中。采纳圆弧过渡可以降低应力集中现象 。本文针对轴肩圆角的形式进行了分析论述,对于不同的材料使用同一圆角或倒角，其应力集中的分布形式也不一样，所以对圆角进行优化设计在工程实际中有重要的应用价值 。关键词 :台阶轴;应力集中 ;圆角过渡。1.前言机器是由零件组成的, 零件设计的优劣, 将直接影响整部机器的使用性能。 轴作为一部机器的重要组成部分, 一旦失效将发生不堪设想的后果,轻者机器破坏, 生产中断, 重者将发生人身事故。 轴的结构设计考虑的因素很多, 如轴在机器中的安装位置及形式; 轴上零件的类型、尺寸、数量及轴联接的方法; 载荷的性质、大小、方向及分布情况; 轴的加工工艺等。 设计时,必须针对不同情况具体分析。 但是, 不论何种具体条件, 轴的结构都应满足以下要求: 轴受力合理, 轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置 [1]; 轴上的零件便于装拆和调整; 轴应具有良好的制造工艺性等。 由于阶梯轴近似于等强度设计, 且便于轴上零件的定位、固定、装拆等, 因此是机器中常见的轴。 众所周知, 应力集中是导致轴疲劳破坏的根源, 引起应力集中的原因很多, 轴肩处就是一个很危险的部位, 轴肩处因截面突变而引起应力集中。为此对阶梯轴进行应力集中的有限元分析是很有必要的。2.有限元分析台阶轴几何体的有限元分析采纳 ANSYS 程序版 。轴的几何形状 用图 1 所示的三个尺寸来表征。对 6 种不尺寸的原型进行分析:D/d 分 6 档(从 1.01 至6.0),r/d 分 1 档(从 0.002 至 0.3)。受弯状态用 PLANE83 8 点四边形和 6 点三角形轴对称结构实体单元建模这些单元允许在轴对称的维模型上施加非轴对称的载荷 ,如弯、剪或扭等载荷。计算模型和加载条件如图 2a )所示 。一对纯力偶作用于直径较小的轴端。尺寸 L1 ,L2 和 L3 要足够大,使其对轴肩根部邻近区域 的应力不产生影响。长度与较小直径之比固定为 L1/d = L2/，。受拉状态用 IPJANE82 8 点四边形和 6 点三角形轴对称结 构实体单元。受拉状态的单元分割和图 Za)描述的受弯状态相似,载荷是加在小轴端的恒定拉力。一个完整的 90°圆 角 ( 2r + d ≤D)根部的网格如图 2b )示,不完整 的 圆角 ( 2 r 十 d> D)的网格如图 2c)所示。 通过细化网格可使最大应力之差小于0.1%,表明计算应力是收敛的。沿圆弧节点...