阶梯轴ANSYS静态分析与模态分析 阶梯轴结构如下：下面来做轴的静态分析：1定义工作文件名和工作标题（过程略）2显示工作平面（过程略）3利用矩形面素生成面1)生成矩形面：MainMenuPreprocessorCreateRectangleByDimensions，在对话框的“X-coordinates”和“Y-coordinates”后面输入栏中分别输入下列数据：X1=0，X2=260，Y1=0，Y2=70，单击“Aplay” X1=260，X2=380，Y1=0，Y2=75，单击“Aplay”；XI=380，X2=420，Y1=0，Y2=100，单击“Aplay”；X1=420，X2=660，Y1=0，Y2=80，单击“Aplay”；X1=660，X2=800，Y1=0，Y2=75，单击“ok”；生成的结果如图2)矩形面相加操作：MainMenuPreprocessorOperateAddAreas，出现一个拾取框，单击“PickAll”，则完成相加操作，生成的结果如图4由面绕轴线生成体1) 面绕轴线操作：MainMenuPreprocessorOperateExtrudeAboutAxis，出现一个拾取框，单击“PickAll”又出现第二个拾取轴心线两端点的拾取框，用鼠标在图形上分别拾取编号为“1、18”的关键点，然后单击“OK”，又弹出一个对话框单击“OK”. 2)保存到文件中：MainMenuFileSaveAs,弹出一个对话框，在“SaveDatabaseto”下面的输入栏中输入用户自定义的文件名“shaft.DB”，单击“OK”.5生成A-A键槽1) 移动工作平面：在“OffsetWPbyIncrements”中的“X，Y，ZOffset”下面的输入栏中输入“85，0，40”（A-A键槽左侧圆弧中心），并按“Enter”键确认。2) 生成一个圆MainMenuPreprocessorCreateCylinderSolidCylinder,弹出一个对话框，在其输入栏中分别输入“Radius=25，Deoth=50”，单击“OK”。3) 生成一个块：MainMenuPreprocessorCreateBlockByDimensions，弹出一个话框，在其输入栏中输入的数据如图所示，单击OK。4)移动工作平面：在“OffsetWP”中的“X，Y，ZOffset”下面的输入栏中输入“130，0，0”，并按“Enter”键确认。5)生成第二个圆柱体： MainMenuPreprocessorCreateCylinderSolidCylinder，弹出 一个 对话框，在其输入栏中分别输入“Radius=25，Deoth=50”，单击“OK”。生成的实体如图所示。6）进行减操作：MainMenuPreprocessorOperateSubstractVolumes，弹出第一个拾取框，用鼠标在图形屏幕上拾取编号为“V1，V2”的体素，单击“OK”，又弹出第二个拾取框，这时用鼠标在图形分别拾取编号为“V5，V6，V7”的体素，单击“OK”7) 体相加操作：MainMenuPreprocessorOperateAddVolumes，弹出一个拾取框，单击“PickAll”6生成B-B键槽1) 移动工作平面到关键点上：UtilityMenuWorkplaneOffsetWPtoKrypoints, 出现一个拾取框，用鼠标在图形屏幕上拾取编号为“17”的关键点（轴肩根部表面点），单击“OK”。 2) 移动工作平面：在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入栏中输入“65，0，-30”，并按“Enter”键确认。 3) 生成一个圆柱体：Main MenuPreprocessorCreate CylinderSolid Cylinder, 弹出一个对话框，在其输入栏中分别输入“Radius=25，Deoth=50”，单击“OK”。4) 生成一个块：Main MenuPreprocessorCreate BlockBy Dimensions，弹出一个对话框，在其输入栏中输入的数据如图所示。 5) 移动工作平面：在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入栏中输入“130，0，0” 并按“Enter”键确认。 6) 生成二个圆柱体：Main MenuPreprocessorCreate CylinderSolid Cylinder，弹出对话框，在其输入栏中分别输入“Radius=25，Deoth=50”，单击“OK”。生成的实体如图所示。 7)进行减操作：Main MenuPreprocessorOperateSubstractVolumes，弹出第一个拾取框，用鼠标在图形屏幕上拾取编号为“V1，”的体素，单击“OK”，又弹出第二个拾取框，这时用鼠标在图形分别拾取编号为“V2，V3，V4”的体素，单击“OK”。8)保存数据结果：MainMenuFileSaveAs,弹出一个对话框，在“SaveDatabaseto”下面的输入栏中输入用户自定义的文件名“Shaft1.DB”，单击“OK”。9）闭工作平面显示：UtilityMenuWorkplaneDisplayWorkingPlane。7生成有限元模型 1) 选择单元类型：MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete,弹出一个如图所示的对话框，单击“Add”又弹出一个对话框，在选择框中分别选择“StructuralSolid”和“Tel10node92”，单击“OK”又单击图3-17上的“Close”。则完成单元类型的选择. 2）设置材料属性：执行Main MenuPreprocessorMeterial PropsMeterial Models命令，选择Structurallinerelasticisotropic,在EX和PRXY中输入2e11和0.3。再选择Desity，输入7800. 3)设定单元的尺寸大小：MainMenuPreprocessorSizeCntrls-Global-Size，弹出一个如图所示的对话框，在“Elementedgelength”后面的输入栏中输入“10”，单击“OK”。4)采用自由网格划分方式生成网格：MainMenuPreprocessorMesh-Volumes-Free,出现一个拾取框，单击“PickAll”，生成的网格如图所示。5)保存有限元模型数据到文件：MainMenuFileSaveAs,弹出一个对话框，在“SaveDatabaseto”下面的输入栏中输入用户自定义的文件名“Shaft1.DB”，单击“OK”8施加载荷约束及求解阶梯轴所承受的应力一般由两个部分组成：弯矩和扭矩。通常情况下，我们认为阶梯轴为传动轴，所以我们在实际分析中只考虑阶梯轴承受扭矩的问题。而阶梯轴的扭矩按实际情况一般分布在键槽的一个侧面，而且往往是成对出现的，所以我们五阶阶梯轴进行载荷加载时，主要考虑加载在键槽一侧的均布应力的情况且成对出现。1)选取菜单MainMenu|Preprocessor|Loads|DefineLoads|Apply|Structural|Displacement|Onnodes，将会弹出拾取对话框,选择键轴最两边点，单击对话框中的“OK”按钮，选择ALL DOF。完成施加约束操作。2)选取MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Pressure|OnAreas将会弹出拾取对话框,选择两个键槽相反的侧面，单击“OK”按钮，弹出另一对话框，在LoadPRESvalue项输入“50”单击“OK”完成施加载荷操作。3)选取菜单路径MainMenu|Solution|Solve|CurrentLS弹SolveCurrentLoadStep对话框，单击“OK”开始求解，求解结束后，关闭相应对话框。4)选取菜单路径MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu将弹出ContourNodalSolutionData对话框，选择NodalSolution|DOFSolution|Displacementvectorsum将得到如位移图。可以看出轴在传动过程中由于两个键槽传递相反方向的力矩，键槽凸向了相反方向。5)选取菜单路径MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu将弹出ContourNodalSolutionData对话框，选择NodalSolution|Stress|vonMisesStress将得到如下应力图从图中可以看出，键槽的底部的应力最大6)选取菜单路径MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu将弹出ContourNodalSolutionData对话框，选择NodalSolution|Elastic Strain|vonMisesElastic Strain将得到弹性形变图模态分析调出保存的Shaft1.BD文件1指定分析类型和分析选项1)选择菜单Main MenuSolutionAnalysis TypeNew Anlysis，出现对话框.2）选择Modal项单击OK.3)选择菜单Main MenuSolutionAnlysis TypeAnlysis Option,设置如下：4）施加约束条件，选择两个圆端面2将模态扩展并求解1）选择菜单Main MenuSolutionLoad Step OptsExpansionPassSingle ExpandExpand Modes，弹出对话框2）在No. of modes to expand中输入53）选择菜单Main MenuSolutionSolveCurrent LS,开始求解4）求解完成，关闭窗口3进行结果后处理1）选择菜单Main MenuGeneral PostprocResult Summary,观察弹出的信息然后关闭2)选择菜单Main MenuGeneral PostprocRead ResultsFirst Set3)执行Main MenuGeneral PostprocPlot ResultContour PlotNodal Solu,在弹出的对话框中，分别选择“DOF Solution”下面的“Displacement vecter sum”,“Stress”下面的“von Mises stress”和“Elastic St