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有限元分析实验报告(共16页).docx

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有限元分析实验报告(共16页).docx

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学生学号
01
实验课成绩
0kN时,最大应变的位置均为悬臂梁与墙壁固定的部位,这亦与实际情况相吻合,、、,很显然随着载荷的增加应变也随之增加,也是近似呈线性关系。
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实验二 圆形截面阶梯轴的模态分析
,阶梯轴的三段长度均为20mm,截面圆的直径为10mm、15mm、20mm,,,分析两种约束状态下的固有频率。
悬臂梁模型建立
建模环境:Solidworks 2016。
定义计算类型:设置为模态分析计算。
定义材料属性:,。
在Solidworks中建立阶梯轴的三维模型:
(1)绘制二维草图:打开软件,点击新建零件,选择前视基准面为草图绘制平面,在前视基准面上点击直线命令绘制二维草图,并用智能尺寸命令完全约束;
(2)拉伸:退出草图,点击特征命令,将第一步得到的二维草图进行旋转凸台操作,:
阶梯轴三维模型
将该模型导出Stp通用格式,并导入到Workbench中。
网格划分:通过选定边界和整体结构,在边界单元划分数量不变的情况下,通过分别改变节点数和载荷大小,对同一结构进行分析。
选择约束类型:
选择约束类型为Cylindrical Support,释放切向,即约束除转动之外的其他5个自由度。
网格划分采用的是自动网格划分,:
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阶梯轴网格划分
定义边界条件并求解
在本次实验中,给阶梯轴圆柱面约束,分析该约束状态下的固有频率及振型。

1阶振型 2阶振型 3阶振型
4阶振型 5阶振型 6阶振型
阶梯轴前6阶振型图
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前6阶固有频率:
圆柱面约束下阶梯轴固有频率
阶次
频率(Hz)
1阶
0.
2阶

3阶

4阶
21264
5阶
22720
6阶
29363
选择约束类型:
选择阶梯轴的大端面进行fixed support,即约束了阶梯轴的6个自由度。
网格划分采用的自动网格划分,:
阶梯轴网格划分
定义边界条件并求解
在本次试验中,阶梯轴的大端面端施加固定约束,点击求解。

1阶振型 2阶振型 3阶振型
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4阶振型 5阶振型 6阶振型
阶梯轴前6阶振型图
固有频率:
固定约束下阶梯轴固有频率
阶次
固有频率
1阶

2阶

3阶
16282
4阶
16312
5阶
22551
6阶
28704
实验结果分析
由上述振型图与固有频率表可以看出:不同的约束下同一零件的固有频率差异很大,振型也相差甚远;这对于实际工程中的机械系统设计有这十分重要的理论指导意义。
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