1 分析内容和目的

本项目是与某集团电机厂合作对某型电机机座和法兰盘部分进行结构静强度校核。

2 分析方案

应用ANSYS Mechanical软件对法兰盘和机座进行静强度分析。在分析中考虑两个零件是通过螺栓固定在一起，可采用ANSYS提供的接触绑定的功能将两个部件进行固接。电机通过法兰盘的端部的四个螺栓孔水平安装在机构上，在模拟中可将法兰盘的端部固定约束。由于安装的环境和电机发热的影响，考虑温度载荷的作用。电机自重作用可转化为力加到重心上。转矩可相应转化到机座上，通过机座将转矩传给法兰盘。

依据上述分析思路，具体分析步骤如下：

第一步——零件装配：基于客户提供的三维几何零件模型，在DM中进行装配和编辑。

第二步——网格划分：对三维几何模型进行网格划分，采用ANSYS—MESH进行自动网格划分。

第三步——边界条件设置：基于网格计算模型，施加各种边界条件和载荷。

第四步——计算求解：提交上述调试通过的求解文件，实现求解分析。

第五步——撰写计算结果分析报告：利用Workbench后处理功能，对计算结果文件进行各种数据处理，对法兰盘的静强度进行校核。

3 定义材料属性

在WORKBENCH的Engineering Data 中定义材料HT200属性，包括杨氏模量和泊松比，以及材料热膨胀系数和参考温度，具体参数数值见下表

表5-1 材料参数

4 零件装配与网格划分

将由厂方提供的两个单体零件在DM中进行装配，可充分利用DM强大的几何建模和编辑功能，按照两者的装配关系进行准确定位。然后将几何传递到DS中，并自动建立接触关系。

图5-1装配及接触图

应用WORKBENCH-MESH模块进行结构的网格划分将结构离散化，建立有限元模型如图5-2所示，将重要部件划分更多的单元。

图5-2 有限元模型

5 载荷定义

为了有效模拟螺栓固定约束，在法兰盘的端部和四个螺栓孔处施加无摩擦支撑约束如图5-2。在距法兰盘安装端面270mm重心点处施加600N远程载荷，以考虑自重效应；在电机座内腔面上施加1.2e5 N·mm扭矩；给整体结构赋予80C的温度载荷，载荷施加如图5-3。

6 计算结果

通过分析可知：最大等效应力在螺栓孔附近，最大应力值为250.44MPa大于材料HT200的屈服极限，结构会发生破坏。

7 多工况计算

为了弄清结构载荷和温度载荷分别对结构应力状态的贡献，现分开考虑。在Workbench中只需插入两个静力分析模块，在Modal及以上部分进行关联，然后定义只包含结构和只包含温度载荷两种工况进行计算。其关联图如图5-8所示。

图5-8 多工况关联图

计算结果统计如下表所示

表5-2 多工况结果统计表

可见温度载荷是引起结构失效的主要因数，应做好散热处理，控制温度范围。