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SW-Simulation教程 第四章 冷縮配合,長沙凱士達(dá)信息技術(shù)開發(fā)有限公司 CAE工程師:謝莉,學(xué)習(xí)內(nèi)容,對稱約束的運(yùn)用 分析冷縮配合裝配體 使用eDrawing格式給出分析結(jié)果 在“什么錯”的幫助下查找問題 使用解算器選項(xiàng)消除剛體模式,知識點(diǎn),對稱約束 利用對稱約束可簡化模型，減少分析和求解時間 對稱要求幾何體、約束、載荷及材料屬性是對稱的。,知識點(diǎn),對稱約束 對稱和鏡面映象是相同的。然而對于邊界面是用作鏡子來想象的，這樣所映照出的圖像會成為什么樣子是很容易弄明白的?，F(xiàn)在對有關(guān)對稱于y-z面的情況來作說明。,知識點(diǎn),X方向的位移約束,X方向的位移約束,Y方向的旋轉(zhuǎn)約束,Z方向的旋轉(zhuǎn)約束,對稱約束,知識點(diǎn),實(shí)體網(wǎng)格,對稱約束,知識點(diǎn),對稱約束 對于殼模型，對稱要求應(yīng)防止與對稱基準(zhǔn)面重合的面沿法向移動和相對于其它兩個正交方向旋轉(zhuǎn)。 注意:不能直接使用對稱約束，因?yàn)閷ΨQ約束只能作用于面，需手工添加。,知識點(diǎn),接觸應(yīng)力 兩個接觸物體相互擠壓時在接觸區(qū)及其附近產(chǎn)生的應(yīng)力。 機(jī)輪、滾動軸承、齒輪和凸輪等零件，在較高的接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，會在接觸表面的局部區(qū)域產(chǎn)生小塊或小片金屬剝落，形成麻點(diǎn)和凹坑，使零件運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲增大，振動加劇，溫度升高,磨損加快,最后導(dǎo)致零件失效。因此設(shè)計(jì)這類零件時，必須考慮接觸強(qiáng)度，包括接觸靜強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度。,案例分析,項(xiàng)目描述 一外徑為2.391的輪子承受一內(nèi)徑為2.382inin的輪轂的壓力 目的：求出von Mises應(yīng)力 Hoop（圓周向）應(yīng)力 接觸應(yīng)力,輪子,輪轂,案例分析,關(guān)鍵步驟 對稱 壓縮特征 使模型穩(wěn)定 定義接觸 圖解顯示結(jié)果,教學(xué)案例,分析流程 選擇模型的1/8部分進(jìn)行分析 壓縮圓角特征 創(chuàng)建靜態(tài)算例 設(shè)定選項(xiàng) 單位設(shè)定為：（IPS） 材料屬性 Hub:普通碳鋼 Rib：合金鋼 對稱約束 選擇各對稱面,教學(xué)案例,分析流程 消除模型的剛體模式 對稱約束的施加后，模型仍可沿軸向運(yùn)動，因此它還具有軸向的剛體運(yùn)動。為限制模型剛體運(yùn)動，需添加約束。 使用參考幾何體 參考基準(zhǔn)面 參考軸 模型面 模型邊線,教學(xué)案例,分析流程 冷縮配合接觸 在沒有外力施加到模型的情況下，冷縮配合也將在零件中產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力。這些零件在起初都具有干涉。 劃分網(wǎng)格 運(yùn)行分析,教學(xué)案例,分析流程 圖解顯示von Mise應(yīng)力,教學(xué)案例,分析流程 在局部坐標(biāo)系中圖解顯示結(jié)果 SX徑向的應(yīng)力分量 SY周向的應(yīng)力分量 SZ軸向的應(yīng)力分量,教學(xué)案例,分析流程 SY_圓周應(yīng)力,教學(xué)案例,分析流程 SX接觸應(yīng)力,教學(xué)案例,分析流程 CP接觸應(yīng)力,教學(xué)案例,保存圖解 結(jié)果保存所以圖解為eDrawing、JPEG文件,教學(xué)案例 帶軟彈簧分析,軟彈簧 本例中冷縮配合接觸條件的所有載荷都是平衡的。然而在有限元分析時，一個小的精度問題，數(shù)值錯誤或網(wǎng)格布對稱都會使模型在軸向產(chǎn)生不可控的剛體運(yùn)動，在這種情況下課通過軟彈簧選項(xiàng)來穩(wěn)定模型。,教學(xué)案例 帶軟彈簧分析,分析流程 創(chuàng)建新算例 壓縮軸向約束 選擇軟彈簧選項(xiàng)來穩(wěn)定模型 “屬性”“使用軟彈簧使模型穩(wěn)定”，同時選擇“Direct sparse”解算器 運(yùn)行分析,學(xué)員也可嘗試“慣性卸除”選項(xiàng)來分析 慣性卸除通過添加人造平衡來消除沿著無約束方向的載荷 重力、離心力或某些熱力載荷已定義時，該選項(xiàng)不應(yīng)當(dāng)用穩(wěn)定分析的目的。,注意：只有當(dāng)模型是自平衡的，或外部載荷的凈值很小時，軟彈簧和慣性卸除方有效。,總結(jié),關(guān)鍵步驟 對稱：判斷模型是否對稱 壓縮特征：壓縮對分析沒有影響的特征 使模型穩(wěn)定：消除剛體運(yùn)動 定義接觸：冷縮配合 圖解顯示結(jié)果；圓周坐標(biāo)系,課后練習(xí)（鏈扣）,項(xiàng)目描述 求解鏈條中力與伸長量之間的關(guān)系 關(guān)鍵技術(shù) 對稱 剛體模式 軟彈簧,課后練習(xí)（鏈扣）,操作步驟 打開文件“Roller Chain” 切換至配置“Link-full-soft springs” 應(yīng)用材料：AISI 304,課后練習(xí)（鏈扣）,操作步驟 添加接觸（24個面） 在每個相同的鏈扣組件間的接觸為【結(jié)合】 （8） 在內(nèi)部鏈和外部鏈之間的接觸為【無穿透】 （16）,課后練習(xí)（鏈扣）,操作步驟 添加接觸 全局接觸：結(jié)合 查找相觸面組：無穿透 刪除8組接觸面,課后練習(xí)（鏈扣）,操作步驟 施加載荷 4個面，添加200N載荷 邊界條件 理論上來說，這是個自平衡系統(tǒng)，不需要約束。在此使用軟彈簧使模型穩(wěn)定，Direct sparse 劃分網(wǎng)格 運(yùn)行分析,課后練習(xí)（鏈扣）,操作步驟 顯示位移圖解 模型在拉伸的同時還存在旋轉(zhuǎn) 旋轉(zhuǎn)的原因： 網(wǎng)格并不完全對稱 模型在空間上沒有固定,課后練習(xí)（鏈扣）,操作步驟 顯示應(yīng)力圖解,課后練習(xí)（鏈扣）,操作步驟 （算例2）采用軸向?qū)ΨQ的約束求解該問題 復(fù)制算例 修改載荷 編輯載荷，使作用力只加載到一個方向 添加夾具 對移除力的面加載一個【滾柱/滑竿】的夾具，約束模型在X方向的位移 劃分網(wǎng)格 運(yùn)行分析,課后練習(xí)（鏈扣）,操作步驟 （算例2）采用軸向?qū)ΨQ的約束求解該問題 圖解顯示位移 因?yàn)楝F(xiàn)在只有一個方向的位移，故位移的大小為上一算例的兩倍。且這次不存在旋轉(zhuǎn)位移。,課后練習(xí)（鏈扣）,操作步驟 （算例2）采用軸向?qū)ΨQ的約束求解該問題 圖解顯示應(yīng)力 要獲得精確應(yīng)力的結(jié)果，需細(xì)化網(wǎng)格，提高應(yīng)力質(zhì)量,課后練習(xí)（鏈扣）,操作步驟 （算例3）細(xì)化網(wǎng)格 復(fù)制網(wǎng)格 細(xì)化網(wǎng)格 高品質(zhì)，網(wǎng)格單元1mm 查看網(wǎng)格 網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)超過90000，求解時間過長。,課后練習(xí)（鏈扣）,操作步驟 （算例4）使用對稱約束 對稱性分析,課后練習(xí)（鏈扣）,操作步驟 切換配