有限元結(jié)課作業(yè)答辯PPT

有限元分析結(jié)課作業(yè)答辯答辯人：陳彩云、孫兆亮、董鵬程、張永進(jìn)2017.06.30內(nèi)容一、齒輪三維建模二、為齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分三、ABAQUS進(jìn)行接觸分析四、分工列表內(nèi)容一、齒輪三維建模二、為齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分三、ABAQUS進(jìn)行接觸分析四、分工列表齒輪三維建模三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動1、設(shè)計(jì)齒輪參數(shù)三個齒輪壓力角為20°，模數(shù)為2，齒寬為30mm，分度圓半徑分別為30mm、40mm、60mm，齒數(shù)分別為15、20、30，中心距分別為35mm、55mm。2、輸入?yún)?shù)齒輪三維建模三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動3、輸入關(guān)系HA=(HAX+X)*MHF=(HAX+CX-X)*MD=M*Z

DA=D+2*HD6=360/(4*Z)D9=BDB=D*COS(ALPHA)

DF=D-2*HFIF

HAX<1

D14=0.46*M

ENDIFIF

HAX>=1

D14=0.38*M

ENDIFD15=360/ZD22=360/ZP23=Z-1D72=360/(2*Z)4、繪制齒輪齒輪三維建模三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動5、裝配內(nèi)容一、齒輪三維建模二、為齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分三、ABAQUS進(jìn)行接觸分析四、分工列表為齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分使用HyperMesh進(jìn)行劃分1.將IGS文件導(dǎo)入HyperMesh首先將上一步生成的IGS文件導(dǎo)入進(jìn)

HyperMesh，按右圖所示進(jìn)行。為齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分使用HyperMesh進(jìn)行劃分2.生成實(shí)體由于IGS導(dǎo)入

HyperMesh中的

模型只有表面，不存在實(shí)體，所

以先生成實(shí)體在進(jìn)行下一步操作。打開Geom面板中的子面板solid，并選中boundingsurf再選中需要生成實(shí)體的表面，點(diǎn)擊create即生

成齒輪實(shí)體。為齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分使用HyperMesh進(jìn)行劃分3.生成齒輪圓心打開Geom面板左下角的distance子面板，選擇three

nodes命令，在點(diǎn)擊circle

center命令，創(chuàng)建齒輪圓心。為齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分使用HyperMesh進(jìn)行劃分4.切割單齒打開Geom面板的solidedit子面板，選擇trimwith

plane/surf命令對齒輪實(shí)體進(jìn)行操作，

切割下來單個齒。為齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分使用HyperMesh進(jìn)行劃分5.劃分單齒網(wǎng)格使用3D面板的solidmap子面板，選擇mesh

solids。選擇切割下來的單齒，并設(shè)置單元類型及單元尺寸為齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分使用HyperMesh進(jìn)行劃分6.隱藏實(shí)體，保存單齒網(wǎng)格為齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分使用HyperMesh進(jìn)行劃分7.旋轉(zhuǎn)單齒生成完整的齒輪網(wǎng)格使用Tool面板的rotate子面板，打開后選擇圓心，設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度，旋轉(zhuǎn)復(fù)制多次，生成完整的齒輪網(wǎng)格為齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分使用HyperMesh進(jìn)行劃分8.去除邊界選擇Tool面板

的edges命令，選中整個網(wǎng)格，點(diǎn)擊deleteedges刪除邊界。為齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分使用HyperMesh進(jìn)行劃分9.重復(fù)操作完成其余齒輪的網(wǎng)格劃分內(nèi)容一、齒輪三維建模二、為齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分三、ABAQUS進(jìn)行接觸分析四、分工列表首先將HyperMesh劃分網(wǎng)格后的inp文件導(dǎo)入ABAQUS中。ABAQUS進(jìn)行接觸分析1.ABAQUS中導(dǎo)入模型執(zhí)行【文件】/【導(dǎo)入】/【模型】操作，選中模型chilun2.inp，如下圖所示。三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動然后設(shè)置材料屬性，包括質(zhì)量密度、楊氏模量、泊松比。三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動【2.設(shè)置材料屬性從【模塊】列表中選擇【屬性】，進(jìn)入特性功能模塊。Step1：創(chuàng)建材料屬性。單擊

創(chuàng)建材料】，彈出【編輯材料】對話框。在【名稱】欄輸入“steel”。在【材料行為】欄選擇【通用】/【密度】，在【質(zhì)量密度】欄輸入鋼的密度7.8e-9。然后選擇【力學(xué)】/【彈性】/【彈性】，將【楊氏模量】和【泊松比】分別設(shè)置為210000和0.3。ABAQUS進(jìn)行接觸分析然后設(shè)置截面特性。選擇實(shí)體、均質(zhì)、應(yīng)用之前創(chuàng)建的材料屬性?！維tep2：創(chuàng)建截面特性。單擊

創(chuàng)建截面】，選擇【實(shí)體】、【均質(zhì)】。【材料】選擇【steel】。ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動最后分配截面特性，框選3個齒輪【指派截面】，用鼠標(biāo)框選3個齒Step3：分配截面特性。單擊輪ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動進(jìn)入創(chuàng)建分析步模塊。選擇動力、顯示，時間長度改為0.001，間隔改為403.創(chuàng)建分析步從【模塊】列表中選擇【分析步】，進(jìn)入分析步功能模塊。單擊【創(chuàng)建分析步】，選擇【動力，顯示】，單擊【繼續(xù)】。在彈出的【編輯分析步】對話框中，將【時間長度】改為0.001，單擊【確定】。單擊【場輸出管理器】，將【間隔】改為40次ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動接下來進(jìn)入相互作用模塊?！?.定義相互作用從【模塊】列表中選擇【相互作用】，進(jìn)入相互作用功能模塊。1.定義接觸關(guān)系Step1：創(chuàng)建接觸屬性。單擊

創(chuàng)建相互作用屬性】，選擇【接觸】。在【力學(xué)】/【切向行為】保持默認(rèn)。在【力學(xué)】/【法向行為】中的【摩擦公式】的下拉列表選擇【罰】，將【摩擦系數(shù)】設(shè)為0.1。ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動【step2：創(chuàng)建通用接觸。單擊

創(chuàng)建相互作用】，【分析步】選為【Initial】，并選擇【通用接觸（Explicit）】，單擊【繼續(xù)】。在【全局屬性指派】中選擇之前創(chuàng)建的接觸屬性【InProp-1】，單擊【確定】。ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動【【2.定義耦合約束在ABAQUS中，想讓實(shí)體單元繞軸旋轉(zhuǎn)，一種方法是將實(shí)體單元與一個點(diǎn)耦合，然后讓這個點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。Step1：創(chuàng)建參考點(diǎn)。耦合點(diǎn)在圓心，先單擊

創(chuàng)建參考點(diǎn)】，點(diǎn)擊三個齒輪的中心，創(chuàng)建3個參考點(diǎn)Step2：定義耦合約束。單擊

創(chuàng)建約束】，選擇【耦合的】，再單擊【幾何】，進(jìn)行下圖所示步驟，分別完成3個齒輪內(nèi)表面與各自參考點(diǎn)的耦合。ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動5.創(chuàng)建載荷和邊界條件從【模塊】列表中選擇【載荷】，進(jìn)入載荷功能模塊。Step1：單擊

【創(chuàng)建邊界條件】，類型選擇【位移/轉(zhuǎn)角】，分析步選擇【initial】。參考點(diǎn)“RP-1”將只有y軸旋轉(zhuǎn)自由度。Step2：以同樣方式創(chuàng)建“RP-2”和“RP-3”的邊界條件。ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動Step3：單擊

【創(chuàng)建邊界條件】，名稱改為“BC-Ang-vel-15”，類型選擇【速度/角速度】，分析步選擇【Step-1】,區(qū)域選擇“RP-1”，勾選VR2并賦值628。ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動6.提交分析作業(yè)從【模塊】列表中選擇【作業(yè)】，進(jìn)入作業(yè)功能模塊?！緞?chuàng)建作業(yè)】，將作業(yè)名稱改為“Job-3”【作業(yè)管理器】，在作業(yè)管理器中單擊【提交】Step1：單擊Step2：單擊

按鈕提交作業(yè)。ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動【7.結(jié)果后處理計(jì)算完成后，單擊【作業(yè)管理器】對話框中的【結(jié)果】按鈕，進(jìn)入可視化模塊。Step1：單擊

在變形圖上繪制云圖】可顯示減速齒輪的變形云圖。ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動減速齒輪動畫效果:ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動Step2：在工具欄選擇【U】，可以查看模型位移云圖。ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動減速齒輪動畫效果:ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動Step3：執(zhí)行【結(jié)果】/【歷程輸出】命令，彈出【歷程輸出】對話框，可查看歷史變量輸出。ALLWK為外力功，ALLFD為摩擦耗

散能，ALLIE為內(nèi)能，ALLKE為動能，ALLVD為黏性耗散能。ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動8.結(jié)果分析通過提交作業(yè)可以得到有限元分析結(jié)果，并能將結(jié)果以動畫的形式模擬出來，便于直觀的看到齒輪嚙合的過程。ABAQUS通過彩色云圖顯示應(yīng)力分布。在圖中可以看出齒輪與齒輪的接觸面處以及齒跟彎曲處有較大的應(yīng)力，我們主要分析輪齒間的接觸應(yīng)力。找到齒輪嚙合過程中應(yīng)力最大的Element，測出應(yīng)力值為11740MPa，可以將其應(yīng)力值輸出。ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動通過對齒輪接觸的有限元分析結(jié)果及其人們的工程實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)，我們可以在如何提高齒輪的抗疲勞強(qiáng)度方面得到一些啟發(fā)。其一，從實(shí)際生產(chǎn)中的一些治金重載齒面發(fā)生嚴(yán)重變形的經(jīng)驗(yàn)中，認(rèn)為必然存在最適合齒輪接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的齒形，這種理想

齒形的設(shè)計(jì)成有可能發(fā)展成一門新的學(xué)科：齒輪仿形原理；其二，提高糊滑油的質(zhì)量，潤滑油質(zhì)量的提高對齒輪接觸強(qiáng)度的提高起到很大的作用，高質(zhì)量的潤滑油，更抗氧化，更容易產(chǎn)生油膜，更容易散熱；其三，提高齒輪加工的精度，高精度的齒輪可以改善嚙合性能，進(jìn)而改善接觸強(qiáng)度；其四，對材料進(jìn)行合理的熱處理，可以使其具有較好的綜合機(jī)械性能，提高齒面的硬度和耐磨性等等。ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動加速齒輪在第5步有所不同ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動5.創(chuàng)建載荷和邊界條件從【模塊】列表中選擇【載荷】，進(jìn)入載荷功能模塊。Step1：單擊

【創(chuàng)建邊界條件】，類型選擇【位移/轉(zhuǎn)角】，分析步選擇【initial】。參考點(diǎn)“RP-1”將只有y軸旋轉(zhuǎn)自由度。Step2：以同樣方式創(chuàng)建“RP-2”和“RP-3”的邊界條件。ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動Step3：單擊

【創(chuàng)建邊界條件】，名稱改為“BC-Ang-vel-15”，類型選擇【速度/角速度】，分析步選擇【Step-1】,區(qū)域選擇“RP-3”，勾選VR2并賦值628。ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動加速齒輪動畫效果:ABAQUS進(jìn)行接觸分析三齒輪相互嚙合并轉(zhuǎn)動加速齒輪動畫效果:ABAQUS進(jìn)行