【正文】 35 網(wǎng)格劃分時，沒有采用完全自由網(wǎng)格劃分，因?yàn)?ANSYS 有自己的劃分規(guī)則，確保了在 ANSYS 中進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析的正確性，從而可以大大減少試驗(yàn)費(fèi)用，降低成本，為 角支座 的優(yōu)化設(shè)計和可靠性設(shè)計打下堅實(shí)的基礎(chǔ)，進(jìn)而可以優(yōu)化 角支座的 材料和工藝，最終實(shí)現(xiàn) 角支座 結(jié)構(gòu)、材料和工藝的創(chuàng)新設(shè)計。即可得出各個方向應(yīng)力分布圖，如圖所示。 查看 von Mises 等效應(yīng)力 30 查看角支座的位移圖，如下 查看位移 點(diǎn)擊即可得到角支座的位移圖如下 角支座的位移圖 31 點(diǎn)擊打開角支座的應(yīng)變圖菜單，如下圖 查看應(yīng)變 點(diǎn)擊角支座的應(yīng)變圖，如下 角支 座的應(yīng)變圖 32 查看接觸應(yīng)力 從主菜單欄選擇 Main Menu： General Postproc Plot Result Contour Plot Nodal Solu 命令，打開 Contour Nodal Solution Date（等值線顯示節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)）對話框。 如下圖 輸入數(shù)據(jù) 26 點(diǎn)擊 MESH 選項(xiàng)打開網(wǎng)格數(shù)據(jù)界面，選擇角支座的 SMART SIZE 為最大即 9，如下圖 在網(wǎng)格數(shù)據(jù)界面點(diǎn)擊 mesh 選擇拾取全部等待幾秒后角支座網(wǎng)格畫成，即為下圖 27 角支座網(wǎng)格圖 本次設(shè)計的角支座的最大承受載荷為 500， 打開 ANSYS 軟件的 LOAD 選項(xiàng)點(diǎn)擊 DEFINE LOALS 中的 APPLY 選項(xiàng)對角支座施加約束，約束的作用點(diǎn)為角支座的下底座的 6 個螺孔面。 即構(gòu)成了角支座的主體，即下圖 24 步驟 2 完成在 零件中做出支撐塊，即完成角支座三維模型的建立。 建立三維模型是使用 版本的軟件，打開零 件設(shè)計界面，首先選定一個平面，再次平面上建立基礎(chǔ)的拉幾何圖案即一個長方形長 200cm 寬100cm。 (3) 固定 (端 )支座 整澆鋼筋混凝土的雨篷，它的一端完全嵌固在墻中，一端懸空，這樣的支座叫固定端支座。所以，它的約束反力的作用點(diǎn)就是約束與被約束物體的接觸點(diǎn)、約束反力通過銷釘?shù)闹行模怪庇谥С忻?，方向可能指向?gòu)件，也可能背離構(gòu)件，視主動力情況而定。支座的構(gòu)造是多種多樣的，其具體情況也是比較復(fù)雜的，只有加以簡化，歸納成幾個類型，才便于分析計算。 工程上將結(jié)構(gòu)或構(gòu)件連接在支承物上的裝置，稱為支座。 單元類型庫對話框 下面用 GUI 的方式介紹定義材料屬性的操作步驟： （ 1）從主菜單欄選擇 Main Menu： Preprocessor Material Props Material Model 命令，如下圖所示彈出 Define Material Model Behavior 對話框，在右側(cè)依次選擇 Structural Linear Elastic Isotropic 命令，展開材料屬性的樹形結(jié)構(gòu)。單元也具有反映可塑性、蠕動性、應(yīng)力、大偏斜以及大型拉應(yīng)力等能力。角支座的兩個長方體兩邊共有 6 個直徑 30CM 的螺孔，用來將角支座固定在需要加固的建筑或部件上面。 所以角支座大都是由實(shí)心鐵塊垂直結(jié)合，中間另有支撐的部件 設(shè)置邊界條件 施加載荷 進(jìn)行求解 得出計算結(jié)果 創(chuàng)建有限元模型 定義材料參數(shù) 19 組成。 目前有限 元已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超出了原有的應(yīng)用范疇，已從彈性力學(xué)擴(kuò)展到了彈塑性力學(xué)、巖石力學(xué)、地質(zhì)力學(xué)、 流體力學(xué)、氣動力學(xué)等。 1960 年， Clough 在他名為 “The finite element in piane stress analysis”的論文中首次提出了有限元（ finite element）這一術(shù)語。而在機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，主要在于分析機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)受到負(fù)載后產(chǎn)生的反應(yīng)，如位移、應(yīng)力、變形等，根據(jù)該反應(yīng)判斷是否符合設(shè)計要求。 ANSYS的發(fā)展及現(xiàn)狀 ANSYS 是當(dāng)前最為流行、功能強(qiáng)大、兼容性好、操作簡單方便、能夠進(jìn)行包括結(jié)構(gòu)、熱、聲、流體以及電磁場等學(xué)科研究的大型通用有限元分析軟件。求解結(jié)果是單元結(jié)點(diǎn)處狀態(tài)變量的近似值。 ⑤ 總裝求解：將單元總裝形成離散域的總矩陣方程（聯(lián)合方程組），反映對近似求解域的離散域的要求，即單元函數(shù)的連續(xù)性要滿足一定的連續(xù)條件。 ④ 單元推導(dǎo)：對單元構(gòu)造一個適合的近似解，即推導(dǎo)有限單元的列式，其中包括選擇合理的單元坐標(biāo)系，建立單元試函數(shù)，以某種方法給出單元各狀態(tài)變量的離散關(guān) 系，從而形成單元矩陣（結(jié)構(gòu)力學(xué)中稱剛度陣或柔度陣）。有限元求解問題的基本步驟通常為： ① 問題及求解域定義：根據(jù)實(shí)際問題近似確定求解域的物理性質(zhì)和幾何區(qū)域。有限元的概念早在幾個世紀(jì)前就已產(chǎn)生并得到了應(yīng)用，例如用多邊形（有限個直線單元）逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假 定一個合適的 (較簡單的 )近似解，然后推導(dǎo)求解這個域總的滿足條件 (如結(jié)構(gòu)的平衡條件 )，從而得到問題的解。這些都可歸結(jié)為求解物理問題的控制偏微分方程式， 15 這些問題的解析計算往往是不現(xiàn)實(shí)的。 ADINA 是在同一體系下開發(fā)有結(jié)構(gòu)、流體、熱分析的一款軟件，功能強(qiáng)大但進(jìn)入中國時間比較晚市場還沒有完全鋪開。目前在多物理場耦合方面幾大公司都可以做到結(jié)構(gòu)、流體、熱的耦合分析，但是除 ADINA 以外其它三個必須與別的軟件搭配進(jìn)行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的軟件只有 ADINA。 （ 2）用每個單元內(nèi)所設(shè)的近似函數(shù)來分片表示全求解域內(nèi)待求解的未知場變量，而每個單元內(nèi)的近似函數(shù)由未知函數(shù)在單元各個節(jié)點(diǎn)上的數(shù)值和與其對應(yīng)的插值函數(shù)來表示。 在這之后科學(xué)界大量的利用加權(quán)余量的方法來 定義三維實(shí)體單元的特征和構(gòu)建有限元的解法方程，已知問題的微分方程和邊界條件、但是變分的泛函數(shù)沒有找到或不存在的問題也得已解決，這種方法的出現(xiàn)使得單元法的適用范圍大大的擴(kuò)大了。另外，還有邊界元法（ Boundary Element Method， BEM），有限差分法（ Finite Difference Method， FDM）等。角支座雖小卻也是用途很廣泛的零件之一，能夠運(yùn)用于橋梁、房屋以及各種工程機(jī)械或大型機(jī)械等等。 角支座的建模及強(qiáng)度分析最重要的研究就是設(shè)計出現(xiàn)階段性能最好價值最高的產(chǎn)品，但是決定角支座的強(qiáng)度和剛度最終因素還是材料的問題，當(dāng)代的科學(xué)技術(shù)發(fā)展很多都局限于沒有足夠的符合要求的材料而無疾而終，所以開發(fā)新型的具有更高強(qiáng)度和硬度的材料才是當(dāng)務(wù)之急。 現(xiàn)代角支座的發(fā)展和應(yīng)用雖然已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平，但因?yàn)榻侵ё枰惺茌^大的彎曲載荷作用，要求具有很高的剛度和強(qiáng)度，但是受限于材料的限制，角支座的發(fā)展也已達(dá)到一個瓶頸。 鑄鋼支座節(jié)點(diǎn)是鑄鋼節(jié)點(diǎn)中的一種，而其中，鑄鋼萬象角支座及誒單由于具 12 有能夠釋放溫度應(yīng)力并能改善下部構(gòu)件受力的優(yōu)點(diǎn)而具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展價值。隨著鑄造工藝的提高 ,鑄鋼節(jié)點(diǎn)以其實(shí)用性和受力性越來越受到工程界的關(guān)注。 ANSYS 軟件不管是分析基本的線性性靜態(tài)還是高 11 級的非線性動態(tài)，都能夠給使用者滿意的答復(fù)，軟件還能夠?qū)υO(shè)計的產(chǎn)品進(jìn)行評價分析和優(yōu)化。以 ANSYS 軟件 為代表的工程數(shù)值模擬軟件 ， 已經(jīng)是世界上現(xiàn)代工程學(xué)的必不可少的助力，它能夠有效的結(jié)合計算機(jī)圖形學(xué) 、 現(xiàn)代優(yōu)化技術(shù)和三維實(shí)體的有限元分析，能夠時刻更新計算機(jī)方面的最新發(fā)展和計算技術(shù) 。 大部分的機(jī)械構(gòu)造系統(tǒng)的模擬分析失敗的原因就是其 受力太多 、組成太復(fù)雜所造成的 。 Pro/ENGINEER 的作用 將更多地體現(xiàn)為生產(chǎn)力水平的極大提高。 設(shè)計者聲稱的高清晰的裝配圖 、 零件圖還能夠作用在市場銷售 、 10 設(shè)計檢驗(yàn)、演示等各種用途 。 （ 2） 通過軟件的抽殼選項(xiàng)來構(gòu)造相同或不同的壁厚十分有利于實(shí)心體的外觀的設(shè)計 。 （ 5） 在設(shè)計中產(chǎn)品的邊和面的的圓角特征是個難點(diǎn)，往往只在最后 的設(shè)計來完善它，因?yàn)樵诮Ｖ踹吤娴南嗷リP(guān)聯(lián)的關(guān)系使得改變其中的任意一個參數(shù)，都會有很大的可能改變整個設(shè)計從而導(dǎo)致整個設(shè)計的失敗，所以這方面的設(shè) 9 計也是整體設(shè)計中的重中之重。 通過 light（燈光設(shè)置）、 visibility（可見度） 、 transparency（透明度） 等手段， 可以對設(shè)計出的曲面來選擇染色 或者是shading 等處置，這樣的處理可以得到很高的清晰度的面來作為曲面是否光滑的依據(jù)。 （ 2） 可以使用不同的構(gòu)建三維實(shí)體模型的辦法來構(gòu)建設(shè)計的框架模型，但這些方法一定要符合軟件的建模要求，不能異想天開脫離實(shí)際。 8 Pro/ENGINEER 軟件在設(shè)計之初 必須要先考明白這次設(shè)計的具體的流程和步驟，之后才能在開發(fā)設(shè)計的過程中采用選定的設(shè)計的外部形狀。 （ 4） 根據(jù)已經(jīng)構(gòu)建好的三維實(shí)體模型在裝配圖上建造三維實(shí)體 ， 也能夠 在裝配（ ponent） 的過程 中利用其特征 如 平面，曲面或軸線 等 為 標(biāo) 準(zhǔn)， 來 生成（ Create）新的 三維 實(shí)體模型。如果想要在修改三維實(shí)體模型的時候具有更大的尺度，以最簡便的特征但原來構(gòu)建三維實(shí)體模型是最好的辦法。與其他同類三維軟件 CATIA、 MDT、 UG相比， Proe/ENGINEER 軟件 的 特異 在于以下 的 幾點(diǎn)： （ 1） 相連 的 特征方面 可以 通過 繪制 不同的 部件 、 繪制及組裝 等方式，可利用Proe/ENGINEER 來印證 設(shè)計的三維 模型。 PROE和 ANSYS軟件的簡介 PROE軟件的簡介 Pro/Engineer 是美國 PTC 公司的 最受歡迎的 產(chǎn)品。該課題角支座的應(yīng)力分布規(guī)律，課題具有使用價值 ,是對角支座的強(qiáng)度進(jìn)行深刻的研究和分析 ,對支座進(jìn)行了受拉、受剪和受壓力學(xué)性能參數(shù)分析和經(jīng)濟(jì)性比較 ,找出了主要影響因素、影響規(guī)律和影響大小。 角支座在完成分析后分模建網(wǎng)可以更加直觀的看出角支座各處受力的情況和材料的受力變化。動載分析分析可以在動載荷作用下支座的應(yīng)力和應(yīng)變隨載荷的變化做出分析，這個分析實(shí)驗(yàn)可以在角支座運(yùn)用于橋梁建筑時對角支座的抗震做出分析，在動載荷的作用下，分析研究結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)，主要關(guān)心在所施加的載荷譜上支座各主要部件的應(yīng)變隨時間變化。由于支座上半部要承受力，在支座所承受的各種載荷中，豎向壓力往往期控制作用，通過上支座高度、上支座厚度、下支座厚度等參數(shù)的分析實(shí)驗(yàn)，壓力性能以及經(jīng)濟(jì)性的影響分析，發(fā)現(xiàn)所建模型能夠較好的模擬角支座受壓力學(xué) 的結(jié)果和 性能， 得出 有限元分析 的 結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。繼續(xù)在此平面作圖并選擇長方形的上半部建立一個寬 40cm 的相同長度的長方形并拉伸 160cm，在拉伸的長方形挖同樣的 6 個螺孔。 1 緒論 5 角支座的建模及強(qiáng)度分析實(shí)在 PROE 的品臺上建立三維模型，然后件三維模型導(dǎo)入 ANSYS 軟件之中進(jìn)行強(qiáng)度分析和研究。根據(jù)角支座受力的各種受力圖來設(shè)計能夠承載更大的力的產(chǎn)品，選擇更合適的材料或產(chǎn)品形狀等等，使設(shè)計出的產(chǎn)品能夠承受更大的載荷，質(zhì)量和性能更強(qiáng)。 角支座的建模及強(qiáng)度分析主要研究角支座材料、幾何形狀與受力之間的關(guān)系，以便能夠設(shè)計出性