轴销接触问题分析 ansys 课件
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前面一篇基于Ansys经典界面得接触分析例子做完以后,不少朋友希望了解该例子在Workbench中就是如何完成得。
我做了一下,与大家共享,不一定正确。
毕竟这种东西,教科书上也没有,我只就是按照自己得理解在做,有错误得地方,恳请指正。
1.问题描述一个钢销插在一个钢块中得光滑销孔中。
已知钢销得半径就是0、5 units, 长就是2、5units,而钢块得宽就是4 Units,长4 Units,高为1Units,方块中得销孔半径为0、49units,就是一个通孔。
钢块与钢销得弹性模量均为36e6,泊松比为0、3、由于钢销得直径比销孔得直径要大,所以它们之间就是过盈配合。
现在要对该问题进行两个载荷步得仿真。
(1)要得到过盈配合得应力。
(2)要求当把钢销从方块中拔出时,应力,接触压力及约束力。
2.问题分析由于该问题关于两个坐标面对称,因此只需要取出四分之一进行分析即可。
进行该分析,需要两个载荷步:第一个载荷步,过盈配合。
求解没有附加位移约束得问题,钢销由于它得几何尺寸被销孔所约束,由于有过盈配合,因而产生了应力。
第二个载荷步,拔出分析。
往外拉动钢销1、7 units,对于耦合节点上使用位移条件。
打开自动时间步长以保证求解收敛。
在后处理中每10个载荷子步读一个结果。
本篇只谈第一个载荷步得计算。
3.生成几何体上述问题就是ANSYS自带得一个例子。
对于几何体,它已经编制了生成几何体得命令流文件。
所以,我们首先用经典界面打开该命令流文件,运行之以生成四分之一几何体;然后导出为一个IGS文件,再退出经典界面,接着再到WORKBENCH中,打开该IGS文件进行操作。
(3、1)首先打开ANSYSAPDL14、5、(3、2)然后读入已经做好得几何体。
从【工具菜单】-->【>【Read Input From】打开导入文件对话框找到ANSYS自带得文件\Program Files\AnsysInc\V145\ANSYS\data\models\block、inp 【OK】后四分之一几何模型被导入,结果如下图(3、3)导出几何模型从【工具菜单】】-->【>【Export】打开导出文件对话框,在该对话框中设置如下即把数据库中得几何体导出为一个block、igs文件。
ansys 接触分析详解012009-08-13 07:12接触问题是一种高度非线性行为,需要较大的计算资源,为了进行实为有效的计算,理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。
接触问题存在两个较大的难点:其一,在你求解问题之前,你不知道接触区域,表面之间是接触或分开是未知的,突然变化的,这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定;其二,大多的接触问题需要计算摩擦,有几种摩擦和模型供你挑选,它们都是非线性的,摩擦使问题的收敛性变得困难。
一般的接触分类接触问题分为两种基本类型:刚体─柔体的接触,半柔体─柔体的接触,在刚体─柔体的接触问题中,接触面的一个或多个被当作刚体,(与它接触的变形体相比,有大得多的刚度),一般情况下,一种软材料和一种硬材料接触时,问题可以被假定为刚体─柔体的接触,许多金属成形问题归为此类接触,另一类,柔体─柔体的接触,是一种更普遍的类型,在这种情况下,两个接触体都是变形体(有近似的刚度)。
ANSYS接触能力ANSYS支持三种接触方式:点─点,点─面,平面─面,每种接触方式使用的接触单元适用于某类问题。
为了给接触问题建模,首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触,如果相互作用的其中之一是一点,模型的对立应组元是一个结点。
如果相互作用的其中之一是一个面,模型的对应组元是单元,例如梁单元,壳单元或实体单元,有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对,接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元,至于ANSTS使用的接触单元和使用它们的过程,下面分类详述。
点─点接触单元点─点接触单元主要用于模拟点─点的接触行为,为了使用点─点的接触单元,你需要预先知道接触位置,这类接触问题只能适用于接触面之间有较小相对滑动的情况(即使在几何非线性情况下)如果两个面上的结点一一对应,相对滑动又以忽略不计,两个面挠度(转动)保持小量,那么可以用点─点的接触单元来求解面─面的接触问题,过盈装配问题是一个用点─点的接触单元来模拟面─与的接触问题的典型例子。
实例基于ANSYSWorkbench的轴承内外套的接触分析问题描述轴承外套外半径为30mm,内半径为15mm,另外一端为20mm;轴承内套外半径为17mm,另外一端为12mm,而内径为8mm,内外套高度均为60mm。
当用10N的外力压入内轴承套后,试模拟轴承内外套的受力情况。
(接触摩擦系数为0.2),内外套材料均取默认的钢材。
问题分析1. 要仿真压入内套时接触面的摩擦应力和正压力,这是一个静力学问题。
因此需要使用静力学分析系统。
2.该问题属于接触非线性,而材料仍旧是线弹性的,但是同时要打开大变形开关进行几何非线性分析。
3.在DM中建模,使用旋转的方式直接创建四分之一模型就可以。
在DM中做好装配关系。
4.设置接触关系,是带摩擦的接触非线性,是外套的内锥面与内套的外锥面发生了接触。
5.使用扫掠方式划分网格。
6.在后处理中使用接触工具查看接触面的摩擦应力和压应力。
求解步骤1.打开ANSYS Workbench2.创建静力学分析系统。
3.创建装配模型。
双击geometry,进入到DM中,设置单位是毫米。
(1)创建轴承外套。
在XOY面内创建截面模型如下图。
围绕Y轴旋转90度,创建四分之一实体模型。
则外套创建完毕。
(2)创建轴承内套。
在XOY面内创建截面模型如下图。
围绕Y轴旋转90度,创建四分之一实体模型。
则生成了两个四分之一体。
退出DM.4.设置接触。
双击MODEL,进入到mechanical中。
选择外套的内面,内套的外面,其接触类型为有摩擦的接触,摩擦系数为0.2.5.划分网格。
对内外套均设置扫掠网格划分,并指定单元尺寸是2mm.网格划分结果如下。
可见,有2万多个节点,从而有6万多个自由度,静力学方程有6万多个。
6.进行分析设置。
打开大变形开关。
7.设置边界条件。
设置对称面约束。
四分之一界面上均为无摩擦支撑。
固定外套的顶面。
给内套顶面施加10N的力。
8.求解。
9.后处理。
查看接触状态。
可见,内套的上半部分在发生接触,而下半部分则没有接触。
前面一篇基于Ansys经典界面得接触分析例子做完以后,不少朋友希望了解该例子在Workbench中就是如何完成得。
我做了一下,与大家共享,不一定正确、毕竟这种东西,教科书上也没有,我只就是按照自己得理解在做,有错误得地方,恳请指正、1.问题描述一个钢销插在一个钢块中得光滑销孔中。
已知钢销得半径就是0、5 units, 长就是2.5units,而钢块得宽就是4 Units, 长4 Units,高为1 Units,方块中得销孔半径为0.49 units,就是一个通孔。
钢块与钢销得弹性模量均为36e6,泊松比为0.3。
由于钢销得直径比销孔得直径要大,所以它们之间就是过盈配合。
现在要对该问题进行两个载荷步得仿真、(1)要得到过盈配合得应力。
(2)要求当把钢销从方块中拔出时,应力,接触压力及约束力、2.问题分析由于该问题关于两个坐标面对称,因此只需要取出四分之一进行分析即可、进行该分析,需要两个载荷步:第一个载荷步,过盈配合。
求解没有附加位移约束得问题,钢销由于它得几何尺寸被销孔所约束,由于有过盈配合,因而产生了应力。
第二个载荷步,拔出分析。
往外拉动钢销1、7 units,对于耦合节点上使用位移条件。
打开自动时间步长以保证求解收敛、在后处理中每10个载荷子步读一个结果。
本篇只谈第一个载荷步得计算。
3.生成几何体上述问题就是ANSYS自带得一个例子。
对于几何体,它已经编制了生成几何体得命令流文件。
所以,我们首先用经典界面打开该命令流文件,运行之以生成四分之一几何体;然后导出为一个IGS文件,再退出经典界面,接着再到WORKBENCH中,打开该IGS文件进行操作。
(3、1)首先打开ANSYS APDL14。
5。
(3。
2)然后读入已经做好得几何体。
从【工具菜单】——〉【>【Read Input From】打开导入文件对话框找到ANSYS自带得文件\ProgramFiles\Ansys Inc\V145\ANSYS\data\models\block、inp 【OK】后四分之一几何模型被导入,结果如下图(3、3)导出几何模型从【工具菜单】】--〉【>【Export】打开导出文件对话框,在该对话框中设置如下即把数据库中得几何体导出为一个block.igs文件。
13 深沟球轴承接触分析13.1实践任务和目的滚动轴承的刚度、接触应力及寿命是工程应用中关心的热点问题。
滚动轴承接触分析的困难在于滚动体与圈体的接触,滚动体在载荷为0 的情况下与圈体接触为一点,随着载荷的增大,点接触变为面接触。
接触区域的位置、大小、形状、接触面压力及摩擦力分布等接触参数在分析前未知,它们随外载荷变,是典型的边界非线性问题。
深沟球轴承结构简单、使用方便,是生产批量最大、应用范围最广的一类轴承。
本实验以618/5 深沟球轴承为代表,利用ansys软件的建立深沟球轴承的三维有限元模型。
通过加载边界条件,进行面-面接触分析,得出轴承的接触应力分布。
轴承弹性模量E=210GPa,泊松比0.3,作用在轴承上的力P=3.472Mpa。
13.2实验环境Ansys14.0 及其以上版本软件,w in7 以上版本操作系统13.3实践准备接触问题是一种高度非线性行为,需要较大的计算资源,为了进行有效的计算,理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。
接触问题分为两种基本类型:刚体─柔体的接触,柔体─柔体的接触,在刚体─柔体的接触问题中,接触面的一个或多个被当作刚体,(与它接触的变形体相比,有大得多的刚度),一般情况下,一种软材料和一种硬材料接触时,问题可以被假定为刚体─柔体的接触,许多金属成形问题归为此类接触;另一类,柔体─柔体的接触,是一种更普遍的类型,在这种情况下,两个接触体都是变形体(有近似的刚度)。
1)接触分析的基本概念①接触协调因为实际接触体相互不穿透,Ansys 在这两个接触面间建立一种关系,防止它们在有限元分析中相互穿过。
将程序防止接触面间相互穿透作用称为强制接触协调。
如果没有强制接触协调,接触面间会发生穿透。
②罚函数法罚函数法用一个接触“弹簧”在两个接触面间建立关系实现接触协调的方法,弹簧刚度称为惩罚参数(也可叫接触刚度)。
当接触面分开时(开状态),弹簧不起作用;当面开始穿透时(闭合),弹簧起作用,弹簧偏移量满足平衡方程: F = k △ ;式中k 是接触刚度,△ 为穿透量,如图13.1 所示。