ANSYS的轴承座结构分析教程
一、实体模型的建立
建立实体模型可以通过自上而下和自下而上两个途径：
1、自上而下建模，首先要建立体（或面），对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状。
2、自下而上建模，首先要建立关键点，由这些点建立线、由线连成面等
一般建模原则是充分利用对称性，合理考虑细节。
根据题中的轴承座，由于轴承座具有对称性，只需建立轴承座的半个实体对称模型，在进行镜像操作即可。采用自下而上的建模方法得到如下图1所示的三维实体模型：
（1）生成长方体
Main Dimensions
Menu：Preprocessor>Modeling->Create>Volumes->Block>By
输入x1=0,x2=60,y1=0,y2=20,z1=0,z2=60
平移并旋转工作平面
Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments
X,Y,Z Offsets 输入45,25,15 点击Apply
XY，YZ，ZX Angles输入0，－90，0点击OK。
创建圆柱体
Main Menu：Preprocessor>Create>Cylinder> Solid Cylinder
Radius输入15/2, Depth输入－30,点击OK。
拷贝生成另一个圆柱体
Main Menu：Preprocessor>Copy>Volume拾取圆柱体,点击Apply, DZ输入30然后点击OK
从长方体中减去两个圆柱体
Main Menu：Preprocessor>Operate>Subtract Volumes首先拾取被减的长方体，点击Apply,然后拾取减去的两个圆柱体，点击OK。
使工作平面与总体笛卡尔坐标系一致
Utility Menu>WorkPlane>Align WP with> Global Cartesian
（2）创建支撑部分
Main Menu: Preprocessor -> -Modeling-Create -> -Volumes-Block -> By 2 corners & Z
在创建实体块的参数表中输入下列数值:
WP X = 0
WP Y = 20
Width = 30
Height = 35
Depth = 15
OK
Toolbar: SAVE_DB
（3）偏移工作平面到轴瓦支架的前表面
Utility Menu: WorkPlane -> Offset WP to -> Keypoints +
1. 在刚刚创建的实体块的左上角拾取关键点
2. OK
Toolbar: SAVE_DB
（4）创建轴瓦支架的上部
Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Create -> Volumes-Cylinder -> Partial Cylinder +
1). 在创建圆柱的参数表中输入下列参数:
WP X = 0
WP Y = 0
Rad-1 = 0
Theta-1 = 0
Rad-2 = 30
Theta-2 = 90
Depth = -15
或者在 by dimensions 下建立圆柱体，输入相应的参数，其余圆柱的创建方式相同。
2). OK
Toolbar: SAVE_DB
（5）在轴承孔的位置创建圆柱体为布尔操作生成轴孔做准备
Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Create -> Volume-Cylinder -> Solid Cylinder +
1.) 输入下列参数:
WP X = 0
WP Y = 0
Radius = 20
Depth = -3
2.) 拾取 Apply
3.) 输入下列参数:
WP X = 0
WP Y = 0
Radius = 17
Depth = -40
4.) 拾取 OK
（6）从轴瓦支架“减”去圆柱体形成轴孔.
Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Operate -> Subtract -> Volumes 1. 拾取构成轴瓦支架的两个体，作为布尔“减”操作的母体。单击Apply
2. 拾取大圆柱作为“减”去的对象。单击Apply
3. 拾取步1中的两个体，单击Apply
4. 拾取小圆柱体，单击OK
Toolbar: SAVE_DB
合并重合的关键点：
Main Menu > Preprocessor > Numbering Ctrls > Merge Items •
将Label 设置为 “Keypoints”, 单击 [OK]
（7）创建一个关键点
+
在底座的上部前面边缘线的中点建立一个关键点:
–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > Keypoints > KP between KPs +
•拾取如图的两个关键点,单击[OK]
•RATI = 0.5,单击[OK]
（8）创建一个三角面并形成三棱柱
Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Arbitrary > Through KPs +
1. 拾取轴承孔座与整个基座的交点。
2. 拾取轴承孔上下两个体的交点
3. 拾取基座上上步建立的关键点，单击OK完成了三角形侧面的建模。
4． 沿面的法向拖拉三角面形成一个三棱柱。
–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Operate > Extrude > -Areas- Along Normal +
•拾取三角面, 单击 [OK]
5. 输入DIST = -3，厚度的方向是向轴承孔中心, 单击 [OK]
Toolbar: SAVE_DB
(9)关闭 working plane display.
Utility Menu: WorkPlane -> Display Working Plane (toggle off)
(10)粘接所有体.
Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Operate -> Booleans-Glue -> Volumes +
拾取 All
Toolbar: SAVE_DB
二、网格划分
网格划分是有限元分析的关键环节，有时候好的网格划分不仅可以节约计算时间，而且往往是求解成功的关键。划分网格一般包括以下三个步骤：定义单元属性（TYPE、REAL、MAT）、制定网格的控制参数、生成网格。
为了精确揭示轴承座的应力、变形情况，建模时考虑到轴承座的对称剖分式，它的具体结构和载荷具有对称性，因此我们取一个轴承座的一半进行分析。在进行划分网格时，单元类型采用20节点的SOLID95六面体单元，使用扫掠网格对体进行划分，同时对网格划分进行控制，是那些不能进行扫掠的部分实体自动进行四面体网格划分。具体步骤如下：
1、定义材料属性：
依次选择Main
Menu->Preprocessor->Material->Structural-Linear-Elastic-Isotropic
在弹出来的对话框中指定线弹性材料的弹性模量EX=2.07e11pa,泊松比PRXY=0.3,单击OK按钮
确定操作无误后，在工具栏中选择保存数据库按钮（SAVE-DB），保存数据库文件。
2、用网格划分工具Mesh Tool将几何模型划分单元
依次选择Main Menu->Preprocessor->Mesh Tool,启动网格划分工具，将智能网格划分（Smart Sizing）设定为“on”;将滑动码设置为“8”；确认Mesh Tool的各项为“Volumes”,“Tet”和“Free”;单击MESH按钮，然后选择Pick all按钮，单击OK按钮。关闭Mesh Tool对话框。效果图如下所示：
确定操作无误后，在工具栏中选择保存数据库按钮（SAVE-DB），保存数据库文件。
三、轴承座载荷的施加
1、根据已有条件有：
轴承孔所受到的径向合力为Fr=18x1000N=18000N;
轴承孔半径r=17mm;
轴承孔厚度b=12mm。
由于我们只截取一半模型进行结构分析，故半个轴承座孔的径向均布载荷 P0= 5.6172x107 pa，而实际情况轴承孔所承受的并非均布载荷，轴承孔最下部分受载荷最大，左右两腰部分所受载荷最小几乎为零，即轴承座孔面上所受载荷是非线性的。故，我们将其近似为
P1=P0x0.75=4.2129x107 pa。轴向均布压力载荷
P2=0.2P0=1.1234x107 pa。
2、轴承座的约束情况：
根据实际结构和安装情况，轴承座是靠底座的四个螺栓孔与安装基座相连接来实现固定的，此处为刚性约束，可以在其孔面上施加X、Z方向的对称约束，而在底面边线上施加Y方向上为应为零的约束。这样与实际情况基本相符。
3、具体模型加载步骤如下：
（1）约束两个安装孔
依次选择Main Menu: Solution→Define
Load→Apply→Structural→Displacement →Symmetry B.C. →On Areas
拾取两个安装孔的4个柱面（每个圆柱面包括两个面），单击OK
(2)在整个基座的底部施加位移约束（UY=0）
依次选择Main Menu: Solution→Define
Load→Apply→Structural→Displacement →on Lines +
拾取基座底部的三条边界线，picking menu中的“count”应等于3，单击OK，选择 UY 作为约束自由度，单击OK。
(3) 在导孔端面上施加推力载荷（面载荷）
Main Menu: Solution→Define Load→Apply→Structural→Pressure→On
Areas→拾取轴承孔上宽度为“3”的所有面→OK→输入面上的压力值“4.2129x107 pa”
→Apply
(4)用箭头显示压力值
依次选择Utility Menu->PlotCtrls->Symbols，将“Show pres and convect as”选项为“Arrows”，单击OK按钮。
（5）在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷
依次选择Main Menu: Solution→Define
Load→Apply→Structural→Pressure→On Areas→拾取宽度为17的所有柱面→OK→输入压力值1.1234x107 pa→OK
依次选择Main Menu->Solution->Solve-Current LS,浏览状态窗口中出现的信息，然后关闭此窗口；单击OK按钮（开始求解，并关闭由于单元形状态检查而出现的警告信息）；求解结束后，关闭信息窗口
最终得到的模型加载如下图所示：
4、求解及结果分析
