基于LS—DYNA的正交面齿轮动态接触分析

基于ANSYS/LS 2DY NA 的直齿锥齿轮动力学接触仿真分析高　翔,程建平(江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江　212013)摘要:针对直齿锥齿轮疲劳破坏中出现儿率最高的齿面接触疲劳强度问题,在UG 中建立齿轮几何模型,利用ANSYS/LS 2DY NA 对齿轮进行动力学接触仿真分析,计算了齿轮副在啮合过程中齿面接触应力、应变的变化情况及两对轮齿同时接触过程中接触压力的分布情况。

关键词:直齿锥齿轮;AN S YS /LS 2D Y NA;动力学;接触仿真分析中图分类号:TH132.421 文献标识码:A 文章编号:1006-0006(2008)02-0050-02Dynam ic Contact Emulate Analysis of Bevel Gear with ANSYS/LS 2DY NAGAO X iang,CHEN G J ian 2ping(School of Aut omotive and Traffic Engineering,J iangsu University,Zhenjiang 212013,China )Ab s tra c t:Geometrical model of a bevel gear is established and bevel gear dyna m ic emulati on analysis is operatedwith ANSYS/LS 2DY NA s oft w are f or that the fatigue failure p r obability of bevel gear is the highest in t ooth surfaces contact fatigue resistance .The contact stress and def or mati on during the meshing p r ocess are calculated .And the distributi on of contact f orce is calculated when t w o pairs of teeth contact si m ultaneously .Key wo rd s:Bevel gear;ANSYS/LS 2DY NA;Dyna m ic;Contact si m ulati on analysis 由于车用齿轮的传动比和传递功率大,加工难度与成本都相当高,所以如何提高车用齿轮的传动性能与使用寿命,近年来一直深受社会各界的广泛关注。

利用LSDYNA进行接触分析应该注意的一些问题
利用LSDYNA进行接触分析应该注意的一些问题
在定义材料特性时确保使用了协调单位。

不正确的单位将不仅决定材料的响应，而且影响材料的接触刚度。

确保模型中使用的材料数据是精确的。

大多数非线性动力学问题的精度取决于输入材料数据的质量。

多花点时间以得到精确的材料数据。

对所给模型选择最合适的材料模型。

如果不能确定某个part的物理响应是否应该包含某个特殊特性(例如：应变率效应)，定义一种包含所有可能特点的材料模型总是最好的。

在两个接触面之间不允许有初始接触，确保在定义接触的地方模型没有任何重叠。

总是使用真实的材料特性和壳厚度值，接触面的材料特性和几何形状被用来决定罚刚度。

在相同的part之间不要定义多重接触。

对壳单元,除非需要接触力否则使用自动接触。

无论何时尽可能使用自动单面接触(ASSC)，此接触是最容易定义的接触类型而不花费过多的CPU 时间。

在求解之前列示所定义的接触面以保证定义了合适的接触。

避免单点载荷，它们容易引起沙漏模式。

既然沙漏单元会将沙漏模式传给相邻的
单元,应尽可能避免使用点载荷。

在定义载荷曲线之后，使用EDLDPLOT 命令进行图形显示以确保其精确性.
因为LS-DYNA 可能会多算几个微秒，将载荷扩展至超过最后的求解时间(终止时间)常常是有用的。

对准静态问题，施加一个高于真实情况的速度常常是有利的，这能极大的缩减问
题的求解时间。

不允许约束刚体上的节点，所有的约束必须加在刚体的质心(通过EDMP,RIGID 命令)。

LS-DYNA中的接触界面模拟1 引言接触－碰撞问题属于最困难的非线性问题之一，因为在接触－碰撞问题中的响应是不平滑的。

当发生碰撞时，垂直于接触界面的速度是瞬时不连续的。

对于Coulcomb摩擦模型，当出现粘性滑移行为时，沿界面的切向速度也是不连续的。

接触－碰撞问题的这些特点给离散方程的时间积分带来明显的困难。

因此，方法和算法的适当选择对于数值分析的成功是至关重要的。

虽然通用商业程序LS-DYNA提供了大量的接触类型，可以对绝大多数接触界面进行合理的模拟，但用户在具体的工程问题中，面临接触类型的选择及棘手的接触参数控制等问题。

基于以上，本文对LS-DYNA中的接触-碰撞算法作了简要的阐述，对接触类型作了详尽的总结归纳，并对接触界面的模拟提出了一些建议。

2 基本概念基本概念：“slave”、“master”、“segment”。

在绝大多数的接触类型中，检查slave nodes是否与master segment产生相互作用(穿透或滑动，在Tied Contacts 中slave限定在主面上滑动)。

因此从节点的连接方式（或从面的网格单元形式）一般并不太重要。

非对称接触算法中主、从定义的一般原则：粗网格表面定义为主面，细网格表面为从面；主、从面相关材料刚度相差悬殊，材料刚度大的一面为主面。

平直或凹面为主面，凸面为从面。

有一点值得注意的是，如有刚体包含在接触界面中，刚体的网格也必须适当，不可过粗。

3 接触算法在LS-DYNA中有三种不同的算法处理碰撞、滑动接触界面，即：动态约束法（kinematic constraint method）罚函数法（penalty method）分布参数法（distributed paramete method）3.1 Kinematic Constraint Method采用碰撞和释放条件的节点约束法由Hughes 等于1976年提出，同年被Hallquit 首先应用在 DYNA2|D中，后来扩展应用到 DYNA3D中。

基于 A NSY S/ LS - D Y NA 的齿轮传动冲击特性仿真分析张发民( 北京理工大学 机械与车辆学院 , 北京 100081)摘要 以连续介质波动理论为基础 ,使用 ANSY S/ LS - DY NA 有限元动力学仿真软件 ,建立了一对齿 轮传动的冲击特性仿真模型 ,得到了在不同加载 、初始条件下 ,参与啮合的每个轮齿齿面动载荷和齿轮啮 合力随时间变化的曲线 ,以及被动齿轮的转速动态响应曲线 ,从而为齿轮的强度分析提供了可靠依据 。

关键词 齿轮传动 冲击 有限元方法Simulation A nalysis of G ear T ransmissi on Imp act Ch aracteristicb a s e d on ANSYA/ LS - DY NAZhang Famin( School of Mechanical & V ehicle Engi neeri ng ,Be ijing I nstitute of Technology ,Beijing 100081 ,China )Abstract The sim ulati on m odel of gear transm issi on im pact characteristic is established by using the ANSY S/ LS - D Y NA software based on the continuous medium ware theory. The curves of the meshing force and dynamic l oad be 2 tween gear tooth surface changing with tim e , and the dynamic response curve of driven gear rotati onal speed curve un 2 der different l oad and initial conditi ons are acquired. The reliable basis for gear strength analysis is provided.K ey w or d s G ear transm issi onIm pactFE M学问题 ,同样也非常适用于齿轮动态啮合特性的数值仿真研究 。

基于APDL与UIDL的齿轮啮合动态有限元分析系统朱春雨;陈宏丽;佟海龙【摘要】在ANSYS/LS-DYNA中进行动态接触有限元分析,得到整个啮合过程应力、应变的动态变化及由啮合冲击引起的相关加速度变化等动态特性.利用ANSYS 中UIDL进行界面二次开发,操作界面友好.%To conduct dynamic contact finite element analysis in ANSYS/LS-DYNA achieves dynamic identities, the engagement process dynamic changes of strain, stress of gear mesh as well as related changes in acceleration and so on. Utilizing UIDL in ANSYS make secondary development of interface, and operating interface is friendly.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2012(031)003【总页数】1页(P18)【关键词】参数化;有限元分析;动态接触;二次开发【作者】朱春雨;陈宏丽;佟海龙【作者单位】沈阳铁路机械学校,沈阳110036;沈阳中瑞机械有限公司,沈阳110011;三一重型装备有限公司,沈阳110027【正文语种】中文【中图分类】F407.4720 引言克服工程算法中齿轮对的啮合与接触强度计算中存在的不足之处，根据齿轮实际啮合情况，确保力的加载、传导与实际相符，在LS-DYNA进行动态接触有限元分析，从而得到整个啮合过程应力、应变的动态变化及由啮合冲击引起的相关加速度变化等动态特性。

利用UIDL进行界面开发，方便参数化操作与后处理结果查看。

1 齿轮动态接触非线性有限元分析系统根据齿轮实际啮合情况，通过动态接触分析，得到齿面接触应力、齿根弯曲应力在齿轮传动过程中的动态变化过程。

基于LS-DYNA的铣齿铣削效率正交仿真分析王延蒙1，2，韩冰冰1，2，黄建华1，2（1. 江苏徐工工程机械研究院有限公司，江苏徐州 221004；2. 高端工程机械智能制造国家重点实验室，江苏徐州 221004）［摘要］在施工过程中影响铣槽机铣齿效率的因素很多，本文采用有限元仿真软件LS-DYNA对铣齿动态铣削过程进行仿真，并对不同切削角、铣削厚度、铣齿宽度、铣削速度及铣齿刃角的铣削阻力和比能耗进行了正交仿真分析。

结果表明，铣齿在铣削过程中铣削阻力呈波动性变化，且垂直方向受力小于水平方向受力；在影响铣削阻力的各因素中，敏感性由大到小依次为铣削厚度、切削角、铣削速度、铣齿宽度和铣齿刃角，其中铣齿刃角对铣削阻力的影响可以忽略；各因素对铣削比能耗的影响差异性较大，可根据实际工况进行正交仿真试验确定各因素的最佳组合，以提高铣齿的铣削效率。

［关键词］铣槽机；铣齿；比能耗；正交仿真；LS-DYNA［中图分类号］TU753 ［文献标识码］A ［文章编号］1001-554X（2020）09-0043-06 Orthogonal simulation analysis on milling efficiency ofcutter teeth based on LS-DYNAWANG Yan-meng，HAN Bing-bing，HUANG Jian-hua铣槽机是目前针对地下连续墙施工最先进的专用设备，因其成槽效率高、成槽深度大、成槽精度高、适应地层地质范围广、对周边环境影响小等优点，被广泛应用于连续墙的建设中。

铣槽机工作时，下方的铣轮在液压泵的驱动下不断铣削岩土。

根据地层的不同，铣轮上可以选择安装不同类型的铣齿。

铣齿主要分为标准铣齿、截齿和滚齿3种，本文主要对标准铣齿进行研究。

标准铣齿作为铣槽机铣削岩石的主要部件，国内外很多学者对其进行了研究分析。

Nidal等［3］建立了三维非线性有限元模型对土壤切削进行了模拟，并通过试验验证了仿真数据的正确性；Moot-az等［4］采用树脂仿真分析了砂土与刀具的接触，考虑了刀具宽度、边界条件以及网格密度对切削力的影响；宋刚［5］对双轮铣槽机铣轮设计进行了研究，并采用ANSYS/LS-DYNA对铣齿的切削角、宽度、切削深度和切削速度进行了单因素仿真，分析了铣齿的受力特征；李万莉［6-7］推导出了双轮铣槽机铣削所需要的扭矩与下压力，并对双轮铣槽机标准铣齿铣削岩土过程进行了仿真分析，得到铣齿铣削岩土时的受力特征；夏毅敏［8］采用有限元软件对盾构刀具切削过程进行了数值模拟分析，研究了切削参数和刀具几何参数对切削的影响规律，为实现切削参数和刀具几何参数的优化奠定了基础。

现代制造工程2006年第11期CAD/CAE/CAPP/CAM基于ANS Y S/L S2DY NA的蜗轮蜗杆动态接触分析柴群,万朝燕(大连交通大学机械工程系,大连116028)摘要　针对蜗轮蜗杆疲劳破坏中,出现几率最高的齿面接触疲劳强度问题,利用ANSYS/LS2DY NA对齿轮进行动力学接触仿真分析,计算蜗轮副在啮合过程中齿面接触应力、应变的变化情况及接触过程中压力的分布情况。

关键词:蜗轮蜗杆　ANSYS/LS2DY NA　动态接触分析中图分类号:TP39119　文献标识码:A　文章编号:1671—3133(2006)11—0046—03D ynam i c con t act ana lysis of wor m2gear and worm w ith ANS Y S/L S2DY NAChai Qun,W an Chaoyan(College ofMechanic Engineering,Dalian J iaot ong University,Dalian116028,L iaoning,CHN) Abstract　The main pur pose is t o use ANSYS/LS2DY NA contact dyna m ic si m ulati on t o get contact stress,contact strain,at the sa me ti m e contact p ressure distributi on will als o be calculated.Key words:Wor m2gear and wor m　ANSYS/LS2DY NA　Contact analysis 蜗轮蜗杆的接触强度是衡量其性能的最重要因素之一。

由于蜗轮蜗杆几何模型比较复杂,其力学分析非常困难。

随着计算机技术的发展,在齿轮研究中广泛应用有限元方法来计算应力和应变。

国内外许多学者对轮齿接触分析进行了大量研究,提出基于弹性理论的蜗轮蜗杆接触应力计算方法。

第六章接触表面ANSYS/LS-DYNA中的接触表面可以使用户在模型中诸Component之间定义多种接触类型，本章将概要地讲述一下显式动态分析中定义物理上的真实接触。

必须注意的是显式动态分析中的接触与其它类型的ANSYS分析中的接触类型不同，在其它分析中，接触是由实际接触单元表示。

而在显式动态分析中没有接触单元。

只需定义接触表面，它们之间的接触类型以及相应的参数。

6.1接触的定义因为在显式动态分析中会发生复杂的大变形，所以确定模型内component之间的接触是非常困难的。

基于此原因，ANSYS/LS-DYNA程序中包含许多功能以使接触表面间的接触定义更容易些。

在ANSYS/LS-DYNA中采用EDCGEN命令来定义所有接触表面。

使用EDCGEN命令时遵循下列步骤：第一步；确定哪种接触类型最适合你的物理模型。

第二步：定义接触实体。

第三步：定义摩擦系数参数。

第四步：为给定的接触类型给定一些附加输入。

第五步：定义接触的杀死和激活时间。

第一步：定义接触类型为了充分地描述在大变形接触和动态撞击中的复杂几何体之间的相互作用，在ANSYS/LS-DYNA中引入了许多种接触类型。

这些接触类型，包括节点-表面，表面-表面，单面，单边，侵蚀，固连，固连断开，压延筋和刚性体接触，将在本章标题为“接触选项”中详细讨论，对于一般的分析而言，建议使用自动单面（ASSC），自动原则（AG），节点-表面（NTS），表面-表面（STS）接触选项。

第二步：定义接触实体除单面接触（ASSC，SS和ESS）、自动通用（AG）和单边接触（SE）外，所有的接触类型都必须在发生接触的地方定义contact表面和target表面，这可用节点components, PART ID 或部件集合ID 定义。

当使用contact component和target component 时，使用选择项并用CM命令把节点组合在一起（仅节点component有效），然后用下面的输入列表，说明如何使用EDCGEN命令在component之间定义接触，如第四章例题的球和球棒表面间的component.NSEL，S，NODE，．．．．！在球面上选择节点CM，BALLSURF，NODE！把被选的节点放在component BALLSURF中NSEL，S，NODE，．．．．！选择球面上的节点CM，BATSURF，NODE！把被选节点放在component BATSURF中EDCGEN，NTS，BALLSURF，BATSURF，．25，．23！在组元component BALLSURF和component BATSURF间定义为节点-表面接触。

基于LS-DYNA的正交面齿轮动态接触分析
胥国祥;张以都
【期刊名称】《装备制造技术》
【年(卷),期】2010(000)002
【摘要】以圆柱齿轮和面齿轮传动为研究对象,采用齿轮啮合原理,分剐形成了两者的齿面数据,在此基础上,采用CATIA形成了齿轮齿面,并对齿轮轮齿进行了几何实体造型,而后利用ANSYS/LS-DYNA对面齿轮进行动力学接触仿真分析,计算了齿轮副在动态啮合过程中齿面接触应力的变化情况,并对结果进行相应的分析.
【总页数】4页(P56-59)
【作者】胥国祥;张以都
【作者单位】虚拟现实技术与系统国家重点实验室,北京航空航天大学,北
京,100191;虚拟现实技术与系统国家重点实验室,北京航空航天大学,北京,100191【正文语种】中文
【中图分类】TH132.429
【相关文献】
1.基于ANSYS/LS-DYNA的准双曲面齿轮动力学接触仿真分析 [J], 谢刚;王小林
2.基于Ansys／LS-DYNA的弧齿锥齿轮动态接触仿真分析 [J], 冯立艳;黄景伟;刘迎娟;杜玉浩;谢文志
3.基于PRO/E与LS-DYNA的齿轮副动态接触分析 [J], 李顺德;冯广斌;孙华刚
4.基于ANSYS/LS-DYNA的蜗轮蜗杆动态接触分析 [J], 柴群;万朝燕
5.基于ANSYS／LS-DYNA凸轮机构的动态接触分析 [J], 董龙治;王保民
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