靳志远1210830209汽车制动踏板
如图1所示为汽车制动踏板结构,已知其
的弹性模量为200GPa,泊松比为0.3。试
该结构在承受500N作用下的变形及应力分析。
图1 汽车制动踏板结构
ANSYS软件分析的过程和步骤
1)选择单元与输入材料性能
(1)选取单元 Main Menu?Preporcessor?Element type?Add/Edit/Delet,出现一个如图2所示的对话框,单机‘Add’,出现一个‘Element Type’对话框,在‘Libray of Element
Type’左上面的列
中选择‘Solid’,在其右边的列表栏中选择‘Brick 20node 186’,单机‘OK’,单击‘Element type’对话上上的‘Close’,完成单元选取。
(2)输入材料参数 Main Menu?Preporcessor?Material Props?Material Models,出现一个如图3所示的对话框,在‘Material Models Available’下面的对话框中,打开Structural?Linear?Elastic?Isotropic,出现一个对话框,输入‘EX=2e11,PRXY=0.3’,单击‘OK’,单击Material?Exit,完成材料属性的设置。
2) 生成几何模型
(1)打开工作平面 Utility Menu?WorkPlane?Display Working Plane,在图形窗口将出现一个 WX、WY、WZ的坐标轴显示;在实用菜单上选择Utility Menu?WorkPlane?Display
Offset WP by Increments,弹出一个‘Offset WP’对话框,在‘WX、WY、Working Plane?
WZ Angles’下面的输入框中输入‘0,-90’,单击‘Apply’,则工作平面的WZ方向指向正方向;再单击图形窗口右边的按钮,即坐标轴将按轴测图方式显示。
(2)生成一个块体 Main Menu?Preporcessor?Modeling?Creat?Volumes?Block?By Dimensions,弹出一个如图4所示的对话框,输入:X1=0,X2=0.150,Y1=0,Y2=0.004,Z1=0,Z2=0.020,单击‘OK’,生成的结果如图5所示。
(3)平移工作平面并切割面 在‘Offset WP’对话框中的‘X,Y,Z Offsets’输入栏里输入‘0,0,0.010’,单击‘Apply’。切割面:Main Menu?Preporcessor?Modeling?Operate?Booleans?Divide?Area by WrkPlane,弹出一个拾取框,用鼠标在图形框中拾取编号为‘6’
的面,单击‘OK’。
(4)由点生成面 Main Menu?Preporcessor?Modeling?Creat?Areas?Arbitray?Through KPs,在弹出拾取框后,用鼠标在图形窗口依次拾取编号为2,10,9,1的关键点,单击‘OK’,则在体内生成一个编号为‘6’的面。
(5)由面分割体 Main Menu?Preporcessor?Modeling?Operate?Booleans?Divide?Volume by Are,在弹出拾取框后,用鼠标在图形窗口中拾取编号为‘1’的体。单击‘OK’,再用鼠标在图形窗口中拾取编号为‘6’的面,单击‘OK’,则体被分为两个体,生成的结果如图6所示。
(6)移动工作平面并生成体 Utility Menu?WorkPlane?Offset WP to?Keypoints,在弹出拾取框后,用鼠标在图形窗口拾取编号为‘7’的关键点,单击‘OK’。
生成体:Main Menu?Preporcessor?Modeling?Creat?Volumes?Block?By Dimensions,弹出一个如图7所示的对话框,输入X1=-0.015,X2=0,Y1=-0.040,Y2=0,Z1=0,Z2=0.003,单击‘OK’。
(7)旋转并移动工作平面并切割体 在‘Offset WP’对话框中的‘XY,YZ,ZX Angles’输入框里输入‘0.90,’,单击‘Apply’;在‘X,Y,Z Offsets’输入栏里输入‘0,0,0.04’,单击‘Apply’。
切割体:Main Menu?Preporcessor?Modeling?Operate?Booleans?Divide?Volu by WrkPlane,在弹出拾取框后,用鼠标在图形窗口拾取编号为‘1’的体,单击‘OK’。平面工作平面:在‘X,Y,Z Offsets’输入栏里输入‘0,0,0.016’,单击‘Apply’。
分割体:Main Menu?Preporcessor?Modeling?Operate?Booleans?Divide?Volu by
’的体,单击‘OK’。 WrkPlane,在弹出拾取框后,用鼠标在图形窗口拾取编号为‘4
(8)旋转工作平面并分割体 在‘Offset WP’对话框中的‘XY,YZ,ZX Angles’输入框里输入‘0,0,90’,单击‘Apply’;在‘X,Y,Z Offsets’输入栏里输入‘0,0,-0.015/2’,单击‘Apply’。
分割体:Main Menu?Preporcessor?Modeling?Operate?Booleans?Divide?Volu by WrkPlane,在弹出拾取框中,单击‘Pick all’。
平移工作平面:在‘X,Y,Z Offsets’输入栏里输入‘0,0,-0.015/2’,单击‘Apply’。
分割体:Main Menu?Preporcessor?Modeling?Operate?Booleans?Divide?Volu by WrkPlane,在弹出拾取框中,单击‘Pick all’,生成的结果如图8所示。
(9)删除体 Main Menu?Preporcessor?Modeling?Delete?Volume and Below,在弹出拾取框后,用鼠标在图形窗口拾取编号为1,3,8的块体,单击‘OK’关闭工作平面:执行Utility Menu?WorkPlane?Display Working Plane即可。
(10)蝶叠分体 Main Menu?Preporcessor?Modeling?Operate?Booleans?Partition?Volumes,单击弹出对话框中的‘Pick all’,最后生成的结果如图9所示。 3)生成网络模型
(1)指定单元尺寸 Main Menu?Preporcessor?Meshing?Size Cntrls,在弹出的对话框中‘Element edge length’的对应栏里输入‘0.002’,即单元里的边长设置为0.002,单击‘OK’,关闭对话框。
(2)采用扫掠方式生成单元 Main Menu?Preporcessor?Meshing?Mesh?Volume Sweep?Sweep,单击对话框中的‘Pick all’,则生成的网络结果如图10所示。 4) 进入求解器施加边界条件并计算
(1)施加位移边界条件 Main Menu?Solution?Define Load?Apply?Structrual?Displacement?On Areas,在弹出拾取框后,用鼠标在图形窗口拾取编号为‘5’的面,单击‘OK’,随后再弹出一个‘Apply U,ROT on Areas’的对话框,在‘DOFs to be constrained’后面的选择栏中选中‘ALL DOF’,单击‘OK’。
(2)施加集中力 Main Menu?Solution?Define Load?Apply?Structrual?Force/Moment?On Keypoints,在弹出拾取框后,用鼠标在图形窗口拾取编号为‘36’的关键点,单击‘OK’,随后弹出一个‘Apply F/M KPs’的对话框,在‘Direction of force/mom’后面的选取框中选择‘FY’,在‘Force/moment value’后面的输入栏里输入‘-500’,单击‘OK’,生成的结果如图11所示。
(3)分析计算 Main Menu?Solution?Solve?Current LS,在弹出对话框后,单击‘OK’,则开始分析计算。当出现‘Solution is done’的对话框后,表示分析计算结束。 5)进入后处理器查看计算结果
(1)显示Mises应力图 Main Menu?General Postproc?Plot Results?Contour Plot?Nodal Solu,在弹出如图12所示的对话框中,选择Stress?von Miss stress,然后单击‘OK’,则生成的Mises应力分布云图如图13所示。
(2)显示Y方向位移云图 在图12所示的对话框中,选择DOF Solution?Y-Component of displacement,生成的结果如图14所示。