Ansys WB軸孔過(guò)盈配合仿真分析

2016-10-29 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

本期通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例來(lái)介紹怎么通過(guò)ANSYS Workbench有限元分析工具來(lái)模擬過(guò)盈配合。
問(wèn)題描述:一個(gè)圓環(huán)與空心軸過(guò)盈連接,過(guò)盈量2mm(半徑方向)。求圓環(huán)與軸的最大變形,和最大等效應(yīng)力。
1分析模型模型通過(guò)WB DM(DesignModeler)繪制。如下圖所示。從外到內(nèi),直徑依次是100、70、45mm。拉伸厚度為18、10mm。材料鋼。注意建模時(shí):圓環(huán)的內(nèi)徑等于空心軸的外徑。

Ansys WB軸孔過(guò)盈配合仿真分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片1

2分析流程圖

Ansys WB軸孔過(guò)盈配合仿真分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片2

添加了幾何模型和靜力學(xué)兩個(gè)模塊。

3接觸靜力分析模塊Static Structural會(huì)自動(dòng)將所有低于某一特定值的間隙識(shí)別為綁定接觸(bonded),這需要自己手動(dòng)修改接觸類(lèi)型為摩擦接觸(Frictional);Contact和target分別為空心軸的外表面和圓環(huán)的內(nèi)表面;然后添加摩擦系數(shù)這里設(shè)為0.2。然后輸入過(guò)盈量offset 2mm。(過(guò)盈輸入正值,間隙輸入負(fù)值) 接觸設(shè)置如下圖所示。

4網(wǎng)格這個(gè)幾何模型外形很規(guī)范可以將模型網(wǎng)格劃分得規(guī)則一些,以便提高計(jì)算準(zhǔn)確性。方法:對(duì)這兩零件使用掃描方式劃分,發(fā)現(xiàn)效果并不滿(mǎn)意,然后再次劃分選擇兩零件的邊線(xiàn)進(jìn)行等分80份。設(shè)置如下圖。

劃分效果如下:

注:由于該模型單元數(shù)量少,并不會(huì)給計(jì)算機(jī)造成多大的負(fù)擔(dān),而且節(jié)點(diǎn)排列規(guī)則有助于提供精度。所以這里使用六面體網(wǎng)格單元是合理的。
5邊界條件將空心軸內(nèi)表面固定約束。
6求解結(jié)果總變形云圖如下

等效應(yīng)力云圖如下

通過(guò)隱藏零部件很容易查看到單個(gè)零件的力和變形。

結(jié)論如下:

空心軸最大變形為0.236mm 最大應(yīng)力為5836MPa。圓環(huán)最大變形1.885mm,最大應(yīng)力11478MPa。其中圓環(huán)變形加上空心軸變形之和為2.121mm與2mm很接近。復(fù)合變形協(xié)調(diào)條件,仿真結(jié)果可信。另外還計(jì)算了兩種情況:①過(guò)盈量3mm,驗(yàn)證了圓環(huán)和軸的變形都變大并且兩者之和接近3mm。②將offset設(shè)置為-2仿真間隙配合情況,結(jié)果是變形應(yīng)力均為零,符合理論情況。這里不給其詳細(xì)過(guò)程了,請(qǐng)有興趣的讀者自己驗(yàn)證

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