有限元分析大作业 修改

《有限元分析》课程

考核论文

课程名称： 有限元分析

学生姓名： 吕超旋

班 级： 120906

学号/序号： 3212003365

完成日期： 2015年1月7日

五邑大学机电工程学院

齿轮模态分析

一、 问题描述

图a为一直齿圆柱齿轮，图b为其1/2横截面的结构示意图，试对该齿轮进行模态分析。

齿轮材料参数：弹性模量E=220GPa；泊松比 =0.3；密度 =7800 g/m

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图a 直齿圆柱齿轮结构示意图 图b 齿轮1/2横截面结构示意图

二、 求解步骤

1、定义工作文件名和工作标题

1)定义工作名：Utility menu > File > Jobname(3212003365)

2) 工作标题：Utility menu > File > Change Title (MODAL ANALYSIS OF A GEAR)

2、定义单元类型

考虑到齿轮齿形的复杂程度、精度要求以及计算求解时间等实际因素，采用Solid95为有限元网格单元。Solid95是空间实体单元，适用于曲线边界的建模，具有塑性、蠕变、应力强化和大应变功能。该单元有20个节点，每个节点有X、Y和Z方向3个平动自由度。

Main Menu >Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete，单击Add按钮，出现Library of Element Type, 单击Structure Solid→Brick 20node95，在Element type reference number输入框中输入1，完成单元类型的定义。

3、定义材料性能参数

由于要进行的是考虑离心力引起的预应力作用下的齿轮的模态分析，材料的弹性模量EX和密度DENS必须定义。

1)定义材料的弹性模量EX

Main Menu >Preprocessor > Material Props > Material Models> Structural > Linear > Elastic >Isotropic

弹性模量 EX＝2.2e11 泊松比 PRXY＝0.3

2）定义材料的密度DENS

Main Menu >Preprocessor > Material Props > Material Models>density

DENS =7.8E3

4.创建几何模型

1）标量参数设置：Utility Menu>parameter>Scalar Parameters，在Selection输入框中输入R1=1.0，单击Accept按钮。

2）参照上一步，分别输入下表的参量

3）显示设置：Utility Menu>PlotCtrls>Numbering，选择KP Keypoint numbers、LINE line number和Area Area number选项，使其状态从Off变为On

4）视图方向：Utility Menu>PlotCtrls>View Setting>View Direction，在XV，YV，ZV Coords of view point后面分别输入1、1、1，其余选项采用默认设置

5）创建关键点操作：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS，在NPT Keypoint number输入栏中输入1，在X,Y,Z Location in active CS中分别输入R1，0,0

6）参照第五步，依次生成以下关键点编号及坐标：2（R4,0,0）；3（R4,0,H3）；4（R3,0,H3）；5（R3,0,H2）；6（R2,0, H2）；7（R2,0, H1）；8（R1,0, H1）；10（0,0,0）；11（0,0,10）

7）有关键点生成线的操作：

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create/Lines>Lines>Straight Line，依次选择编号为1、2,2、3,3、4,4、5,5、6,6、7,7、8,8、1的关键点生成8条线段

8）生成面：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Aritrary>By lines，单击Pick All按钮

9）由2D拖拉成3D： Main Menu>Preprocessor>Modeling>operate>extrude>areas>about axis，在sweep areas about中输入1，单击Ok按钮，在输入栏中输入10,11，单击OK按钮，在ARC Arclength in degrees输入栏中输入ANG，完成托拉面生成体。

10）将当前坐标系转变为柱坐标系：Utility Menu>Workplane>Change Active Cs

to>Global Cylindrial

11）参照第五步，依次生成以下关键点编号及坐标：

51（R5，ANG3，0）

52（R4+0.95*(R5-R4),ANG3+0.125*(ANG4-ANG3),0）

53（R4+0.88*(R5-R4),ANG3+0.25*(ANG4-ANG3),0）

54（R4+0.76*(R5-R4),ANG3+0.375*(ANG4-ANG3),0）

55（R4+0.58*(R5-R4),ANG3+0.5*(ANG4-ANG3),0）

56（R4+0.35*(R5-R4),ANG3+0.625*(ANG4-ANG3),0）

57（R4+0.16*(R5-R4),ANG3+0.75*(ANG4-ANG3),0）

58（R4+0.08*(R5-R4),ANG3+0.875*(ANG4-ANG3),0）

59（R4,ANG4,0）

61（R5,ANG2,0）

62（R4+0.95*(R5-R4),ANG2+1*(ANG1-ANG2)/8,0）

63（R4+0.88*(R5-R4),ANG2+ (ANG1-ANG2)/4,0）

64（R4+0.76*(R5-R4),ANG2+3*(ANG1-ANG2)/8,0）

65（R4+0.58*(R5-R4),ANG2+ (ANG1-ANG2)/2,0）

66（R4+0.35*(R5-R4),ANG2+5*(ANG1-ANG2)/8,0）

67（R4+0.16*(R5-R4),ANG2+6*(ANG1-ANG2)/8,0）

68（R4+0.08*(R5-R4),ANG2+7*(ANG1-ANG2)/8,0）

69（R4,ANG1,0）

12)由关键点创建样条曲线：

main Menu>Preprocessor>Modeling>Create/Lines>Splines>Spline thru Kps，在B-Spline的输入栏中输入51，52，53，54，55，56，57，58，59单击Apply，在输入栏中输入61，62，63，64，65，66，67，68，69

13）创建线：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create/Lines>Lines>In Active Coord， Lines in Active的输入栏中输入51,61，单击Apply按钮，在输入栏中输入59,69

14）由线段生成面：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>areas>Arbitrary/By Lines，在Create area by L 的输入栏中输入25,26,27,28

15）选择线段：Utility Menu>select>Entities，在Select Entities的第一个下拉菜单中选择Lines，第二个下拉菜单中选择By Location，第三栏中选择X coordinates，在Min，max输入栏中输入R1，在第五栏中选择From Full，单击Apply，在第

三栏中选择Y coordinates，在Min，Max输入栏中输入0，在第五栏中选择Reselect

16）获得标量数据：Utility Menu>parameters>Get Scalar Data，在Type of data to be retrieved列表框中分别选择Model data、For selected set，单击Ok，出现Get Data for selected entity Set 对话框，在Name of parameter to be defined输入栏中输入LMAX，在Data to be retrieved列表框中分别选择Current line set 、Highest line num，单击OK

17）选择编号最大线段：

Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>About lines，在Sweep Areas along拾取菜单的输入栏中输入11，单击Ok，在输入栏中输入LMAX，单击Ok

18）所有体相加：

Main Menu/Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add/Volums，出现Add Volumes拾取菜单，单击Pick All

19）选择所有实体：Main Menu>Select>Everything

20）选择面：Utility Menu>Select>Entities，在Select Entities对话框的在第一个下拉菜单中选择Areas，第二个下拉菜单中选择By Location，第三栏中选择X coordinates，在Min，Max输入栏中输入R3,R5，在第五栏中选择From Full，单击Apply按钮，在第三栏中选择Zcoordinates，在Min，Max输入栏中输入H3 …… 此处隐藏：9780字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……