基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析

2017-02-08  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)


問題描述

一根直徑為40mm,長2米的傳動軸,一端固定,另外一端面上施加一個集中力偶。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys分析案例圖片2

該力偶隨時間而變化的載荷如下圖,

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys結(jié)果圖片3

求:

(1)任一橫截面上各點的切應(yīng)力隨時間變化的云圖。

(2)任一橫截面上各點的切向應(yīng)變隨時間變化的云圖。

(3)任一橫截面上各點的切向位移隨時間變化的云圖。

(4)任一橫截面上各點的徑向位移隨時間變化的云圖。

(5)任一橫截面上各點的總位移隨時間變化的云圖。

【問題分析】

(1)由于載荷的時間歷程已知,這是一個瞬態(tài)動力學(xué)問題,需要使用瞬態(tài)動力學(xué)分析。

(2)幾何建模。使用DM創(chuàng)建圓柱體。

(3)網(wǎng)格劃分。使用掃掠方式劃分網(wǎng)格。

(4)分析設(shè)置。先設(shè)置5個載荷步,然后對每個載荷步設(shè)置為3個載荷子步。

(5)固定左端面。

(6)對右端面施加扭矩。該扭矩用表格方式輸入。

(7)后處理中需要切片,并用云圖的方式查看。

【求解過程】

1.打開ANSYS Workbench

2.創(chuàng)建動力學(xué)分析系統(tǒng)。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys結(jié)果圖片4

3.創(chuàng)建幾何體。

雙擊geometry,選擇米為長度單位,創(chuàng)建一根圓截面光軸。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys結(jié)果圖片5

其細(xì)節(jié)視圖中設(shè)置如下

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys圖片6

即長度為2米,而半徑為100mm

退出DM.

4.創(chuàng)建坐標(biāo)系。

由于這是一個圓柱體,而后處理中要查看徑向和切向的應(yīng)力,位移,所以需要預(yù)先創(chuàng)建一個圓柱坐標(biāo)系。

雙擊model進(jìn)入到mechanical中。在一個端面中心創(chuàng)建如圖所示的圓柱坐標(biāo)系。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys圖片7

5.劃分網(wǎng)格。

使用掃掠方式劃分網(wǎng)格,結(jié)果如下圖。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys圖片8

6.進(jìn)行分析設(shè)置。

首先設(shè)置5個載荷步。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys圖片9

然后對每個載荷步進(jìn)行設(shè)置。

第一個載荷步。關(guān)閉自動時間步長,定義3個載荷子步。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys培訓(xùn)課程圖片10

其它載荷步做同樣的設(shè)置。

第2個載荷步

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第3個載荷步

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第4個載荷步

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第5個載荷步

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys workbanch圖片14

7.固定左端面。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys workbanch圖片15

8.右端面施加扭矩。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys workbanch圖片16

其細(xì)節(jié)視圖設(shè)置如下

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys圖片17

設(shè)置的結(jié)果如下圖

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9.計算。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys圖片19

10.后處理。

對于下面的結(jié)果均使用前面創(chuàng)建的圓柱坐標(biāo)系來查看結(jié)果。

(1)任一橫截面上各點的切應(yīng)力隨時間變化的云圖。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片20

可見,中間的切應(yīng)力小,而邊緣的切應(yīng)力大,這與材料力學(xué)的扭轉(zhuǎn)理論是一致的。

(2)任一橫截面上各點的切向應(yīng)變隨時間變化的云圖。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片21

可見,中間的切應(yīng)變小,而邊緣的切應(yīng)變大,這與材料力學(xué)的扭轉(zhuǎn)理論是一致的。

(3)任一橫截面上各點的切向位移隨時間變化的云圖。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片22

可見,中間的切向位移小,而邊緣的切向位移大,這與材料力學(xué)的扭轉(zhuǎn)理論是一致的。

(4)任一橫截面上各點的徑向位移隨時間變化的云圖。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片23

可見,橫截面上各點的徑向位移一樣大。但是變形都相當(dāng)小,只有切向位移的千分之一。

(5)任一橫截面上各點的總位移隨時間變化的云圖。

基于ANSYS Workbench的傳動軸的瞬態(tài)動力學(xué)分析ansys分析圖片24

可見,總位移與切向位移保持相同的趨勢。



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