ansys-workbench的轴结构强度校核计算

2024年1月29日发(作者：)

轴有限元分析

1 概述

本计算是对轴进行强度校核仿真，通过SOLIDWORKS软件对轴进行三维几何建模，在ANSYS/WORKBENCH软件中进行有限元网格划分、载荷约束施加，计算轴在工作状态下的结构应力及形变量，校核轴的强度是否满足要求。

2 材料参数

轴采用的材料——，其材料各力学属性见表1。

表1 材料属性

材料名称

——

弹性模量

200GPa

泊松比

0.3

密度

7850kg/m3

3 结构有限元分析

3.1 结构几何模型

打开WORKBENCH软件，将Static Structural模块左键按着拖入到右侧工作窗口内，如图1。

图1

右键点击Geometry，选择Import Geometry，点击Browse，最后选择我们在SOLIDWORKS里面建好的三维模型，如图2所示。

图2

双击Geometry，进入DM界面。右键点击Import1，点击Generate,最终显示的几何模型如图3所示。

图3

3.2 结构有限元模型

关闭DM界面，重新回到工作窗口。双击Model，如图5所示。

图4

双击Model后，进入DS界面。左键点击Mesh，左键点击Generate Mesh，进行网格划分，最终画好的有限元模型如图5所示。

图5

3.3 载荷和约束

3.3.1载荷

根据轴的工作方式，在轴的右端齿面上的载荷分别圆周力、径向力、和轴向力其中通过计算得到，圆周力为90.42N,径向力为33.80N，轴向力为21.2N，其次在轴中段会施加一个弯矩，大小为278.5N·mm。具体的载荷施加如图6所示。

图6

3.3.2约束

根据轴的工作方式，在轴的两端添加约束，即 距离左端3.5mm处和距离右端15mm处固支。点击Support 选择Fixed Support，选择约束处，点击Apply，如图7所示。

图7

3.4 有限元计算结果

在设置好载荷和约束后，点击Solution，选择Insert，选择Deformation，选择Total，添加变形约束结果显示，点击Solution，选择Insert，选择Stress，选择Von-Mises，添加应力结果显示。右键点击Solution，点击Solve，进入计算求解过程。

3.4.1形变云图

计算完成后，点击 Total Deformation，查看轴在工作状态下的形变云图，具体结果见图8。

图8

3.4.2应力云图

计算完成后，点击Equivalent Stress，查看轴在工作状态下的应力云图，具体结果见图9。

图9

4 结论

通过WORKBENCH对轴进行有限元计算，最终得到轴在工作状态下的结构形变云图和应力云图。通过计算结果可的，轴在工作状态下的最大应力为168.4MPa，最大形变为0.007mm，材料的许用应力在200MPa甚至300MPa以上，故轴强度满足要求。