基于有限元法的滾動軸承結(jié)構(gòu)和模態(tài)分析與研究說明書

基于有限元法的滾動軸承結(jié)構(gòu)和模態(tài)分析與研究說明書,基于,有限元,滾動軸承,結(jié)構(gòu),以及,分析,研究,鉆研,說明書,仿單 基于ANSYS WORKBENCH軸承的模態(tài)分析 摘 要：本文基于有限元方法，利用ANSYS/WORKBENCH軟件對軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)與模態(tài)分析。得到了軸承主體鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形以及前6階固有頻率和振型，可為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和輕量化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，具有一定的實(shí)際工程意義。 關(guān)鍵詞：軸承；有限元；靜力分析；模態(tài)分析；ANSYS/WORKBENCH 中圖分類號：TH228 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A Static analysis and modal analysis of heavy-duty slat feeder based on ANSYS/WORKBENCH (Faculty of Mechanical Engineering, Dalian?University of Technology, Dalian 116024, China) Abstract Based on the finite element theory, through static analysis and the modal analysis on the structure of heavy-duty slat feeder by the ANSYS/WORKBENCH software, the stress, deformation, the first sixth natural frequencies and vibration modes are calculated. They provide an essential theoretical basis for optimization design and light weight. The paper has some reference values on engineering. Keyword: heavy-duty slat feeder; finite element; static analysis; modal analysis; ANSYS/ WORKBENCH 0 引言 作為典型機(jī)械元器件的軸承，主要承擔(dān)轉(zhuǎn)動工作，主體鋼結(jié)構(gòu)作為軸承的承載和支撐部件，其強(qiáng)度、彈性變形和動態(tài)特性直接影響設(shè)備的可靠性。鋼結(jié)構(gòu)性能研究是一項(xiàng)非常繁瑣的過程,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、原件集合尺寸差異大，單純的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)難以保證結(jié)構(gòu)的可靠性，潛伏問題難以發(fā)現(xiàn)，因而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)不能完全滿足設(shè)計(jì)的需求。隨著計(jì)算機(jī)軟件的不斷開發(fā)，現(xiàn)代重要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大都采用彈性力學(xué)有限元法，使設(shè)計(jì)水平得到顯著的提高[1]。本文以某企業(yè)自移式破碎站的軸承主體鋼結(jié)構(gòu)為研究對象，對其進(jìn)行靜力與模態(tài)分析，對驗(yàn)證軸承主體鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度要求；推斷未測或難測部位的應(yīng)力和變形狀態(tài)；找出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)并改進(jìn)具有重要的理論參考和實(shí)踐意義。 1有限元模型的建立 利用proe軟件進(jìn)行建模，可以從原件庫里面直接調(diào)用，也可以重新建模，建模無需建立裝配模型，只需要在單體零件中直接建立軸承內(nèi)外圈和球體，選擇不合并實(shí)體，從而形成多實(shí)體的單體零件。軸承元件之間的間隙可以消除。 ? 三維模型的建立 三維模型的建立是數(shù)值模擬分析中重要、關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。UG軟件能夠方便地建立復(fù)雜的三維模型，企業(yè)提供的初始的軸承三維模型主體鋼結(jié)構(gòu)是由不同厚度的鋼板焊接而成，模型鋼板之間存在較多的焊縫，導(dǎo)致模型存在不同大小的間隙，給后繼有限元分析帶來困難，而且模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且為三維實(shí)體，建立有限元模型的過程中，要在符合結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的前提下建立模型，有必要對結(jié)構(gòu)做合理的簡化。其主要簡化說明如下： （1）.忽略零件中一些微小特征。螺栓孔、倒圓角等一些微小的結(jié)構(gòu)對結(jié)果準(zhǔn)確性的影響很小，所以建模時不考慮這些微小幾何圖元； （2）.所有焊接位置不允許出現(xiàn)裂縫、虛焊等工藝缺陷，認(rèn)為在焊接位置材料是連續(xù)的，直接填充間隙； （3）.軸承模型附件品種繁多，形狀復(fù)雜，且對機(jī)架的剛度和強(qiáng)度影響不大，在計(jì)算模型中只要考慮其自重即可，例如料斗、輥?zhàn)?、走臺、鏈板等其它輔助設(shè)備。 ? 材料屬性 結(jié)構(gòu)用鋼均采用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼材，Q235的彈性模量E=2.1e11N/m2，密度7830 kg/m3，剪切模量為81000MPa，泊松比為0.3，模型材料為各向同性。 表1 材料Q235許用應(yīng)力一覽表: MPa (N/mm2) Tab.1 List of Material Q235 Allowable stress: MPa (N/mm2) 厚度 t（mm） 屈服 極限 δs Q235許用應(yīng)力 I 類載荷安全系數(shù) 1.5 Ⅱ類載荷安全系數(shù) 1.33 Ⅲ類載荷安全系數(shù) 1.2 [δa] [τa] [δa] [τa] [δa] [τa] t≤16 235 157 90 177 102 196 113 16

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