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ANSYSWORKBENCH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
泊松比
密度

3结构有限元分析
200GPa
03
7850kgm3
31结构几何模型
打开WORKBENCH软件，将StaticStructural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ImportGeometry，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。
f图2双击Geometry，进入DM界面。右键点击Import1，点击Ge
erate最终显示的几何模型如图3所示。
图3
32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。
f图4双击Model后，进入DS界面。左键点击Mesh，左键点击Ge
erateMesh，进行网格划分，最终画好的有限元模型如图5所示。
图5
33载荷和约束331载荷
f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9042N径向力为3380N，轴向力为212N，其次在轴中段会施加一个弯矩，大小为2785Nmm。具体的载荷施加如图6所示。
图6
332约束
根据轴的工作方式，在轴的两端添加约束，即距离左端35mm处和距离右端15mm处固支。点击Support选择FixedSupport，选择约束处，点击Apply，如图7所示。
图7
f34有限元计算结果
在设置好载荷和约束后，点击Solutio
，选择I
sert，选择Deformatio
，选择Total，添加变形约束结果显示，点击Solutio
，选择I
sert，选择Stress，选择Vo
Mises，添加应力结果显示。右键点击Solutio
，点击Solve，进入计算求解过程。
341形变云图
计算完成后，点击TotalDeformatio
，查看轴在工作状态下的形变云图，具体结果见图8。
图8
342应力云图
计算完成后，点击Equivale
tStress，查看轴在工作状态下的应力云图，具体结果见图9。
f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1684MPa，最大形变为0007mm，材料的许用应力在200MPa甚至300MPa以上，故轴强度满足要求。
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