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目的 套筒与轴过盈配合，过盈量1mm。把套筒加热到900℃以后装到轴上，求冷却后的应力分布。- n( ]* g' t5 r; c' Y
/ U; l, Y- _8 b# H4 A- V% o& t3 ~基本条件 轴外径100mm，套筒内径99mm，外径120mm，过盈量1mm。长度都是10mm。材料为合金钢。
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分析过程, n3 b" L$ a# L
8 ]9 F8 d" W, ]) O9 V3 \+ C5 M6 G<目录> 一、建模 二、设置算例 三、检查结果/ \! ]9 Z0 e/ B z' a, q
5 a5 U' \. r0 n$ m7 T) `2 z一、建模
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1. 取圆柱结构的1/4建模。为便于调整过盈量，采用参数化方法，自顶向下建模。新建装配体文件“0.sldasm”。
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! R$ Q$ }* a! l& E9 u
/ e9 a; j: `# J( Y$ j2. 添加方程式：
/ s8 }# X; ]" t. }$ \+ }+ Z r=50 /轴的半径
t1 M, G$ u$ j' K) c e5 A1 d t=0.5 /轴和套筒的半径差，过盈量的一半
8 G6 X* R; B, C7 k- _ h=t+10 /套筒的厚度
% u* V- f( J" ]& O 在前视基准面上画草图，建立尺寸关系，如图。最后把草图中的曲线全部转化为构造几何线。
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3. 在装配体中建新零件为轴，取文件名为“1.sldprt”。编辑材料为合金钢。
4 h: h8 p# M$ f; D5 u e 建模方法：选前视基准面，新建草图。按住ctr键，同时选择r=50的圆弧、圆弧两侧的半径，然后点击草图工具栏上的“转换实体引用”。拉伸草图，深度10mm。
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8 p. }/ O X" I5 Q/ f4. 在1/4半轴的一个侧面建草图直线，此直线把侧面平分为两半。添加分割线。此分割线是为分析时约束轴准备。退出“编辑零部件”，完成轴建模。
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5. 新建零件“2.sldprt”，编辑材料为合金钢。在距离轴端面10mm的地方建一个和它平行的基准面，取名基准面1。参照第3步为轴建模的过程，在基准面1上建草图，拉伸草图成1/4圆环。
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: t) k7 A- h; i4 f5 l+ r
6 Q4 F6 t3 W6 y$ j; n' f6. 在圆环外侧面上建分割线，把侧面平分为两部分。建此分割线是为约束套筒准备。/ H$ a" }6 h9 j9 j4 v( H& J
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7. 建基准轴如图。退出“编辑零部件”，完成套筒建模。注：基准轴为定义径向应力和位移用。
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二、设置算例* P4 k, @6 D! V+ Z0 B
) @. x9 T9 ?. ^1. 添加新算例，实体网格，非线性。命名为“冷缩套合”。
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: E" @; J; T7 A# S8 _" T2. 添加对称约束。
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/ B X- |! P; X. k7 ^; B" n6 ~8 O3. 给套筒外侧面中间的点添加约束，限制轴向移动。因套筒和轴在变形过程中始终关于中面对称，所以约束中面上的点较合适。3 M6 w+ o) A3 @. A" }
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! W( C1 p* P o% R) s9 q- N4. 给轴中面上的点添加位移约束。位移规律按如图曲线添加。别忘了在轴向位移处填上数字“-1”，此处的数字和曲线上数值的乘积才是真实的位移。' q4 n$ c, W* _9 T- U' I5 l: ]
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- a ~8 w/ K" ? J5. 给套筒定义温度。温度规律曲线如图所示。比较第4、5两步的曲线可以看出套筒的装配过程：' r3 x1 @1 D* f( {" M
时间（秒） 套筒的动作 轴的动作
2 g$ e# ^ }/ e6 [3 H1 A$ e7 M. ? 0～1 加热到900℃ 等待2 ^7 [9 M; P" }! \
1～2 900℃保温 进入到装配位置
8 i c0 h* m2 J# k% U f1 V 2～3 降温到室温 等待* J' Y( R5 q1 @& ]9 D" o* q
! d: p/ `4 l# _3 A
& J% S1 Y/ `. z1 \: {* C) i' G6. 给轴定义温度：室温22℃。+ C* V% j; v# {& B6 [5 R5 L
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7. 定义轴和套筒的接触条件。可以指定摩擦，此处未选。
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$ C% H. e/ b+ E1 D! Q; Y, b
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8. 配置非线性分析的属性，把结束时间调整到3秒。- N0 @/ g! Y9 { {& Y1 b
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9. 按默认单元大小划分网格。为提高精度可适当减小网格尺寸。! m$ n& [& D5 ?' L
4 Z4 @+ M! A- W) Y, O
* E4 D8 s- r- q10. 运行分析。5 N) i0 ~8 l1 U9 L) [3 c5 y/ y0 j
3 Z( M: k- \" o7 I1 M. c h3 {6 p
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三、检查结果
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& [5 O3 g" P0 Q% ^, b( ]& m1. 1秒结束时的应力状态，此时套筒受热自由膨胀，内应力很小。
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2. 定义1秒时的径向位移图解。
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- K7 z$ Z) r8 }, ~! T7 _, i. v
5 m/ V1 Q# f Z3 U2 R! n/ D3 V3. 2秒时的应力分布图。可以看到轴线处有应力集中，这是由于约束作用于一点，理论上很小的外力就会引起较大的应力集中。外力来源于计算时产生的微小不平衡量。因为外力过小，产生的应力不大。 . o. D- u4 c8 `$ y$ w
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- r2 r1 U8 p. Y4 c4. 2秒时的径向位移图解。此时轴和套筒在端面上重合，放大后可以看清轴和套筒之间的间隙。( F; n+ X/ a" y0 ?
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5. 3秒时的径向位移图解。此时套筒温度降到22℃，装配完成。
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6. 3秒时的等效应力分布和径向应力分布。2 b O' G1 a O
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[ 本帖最后由 tigerdak 于 2009-4-2 15:25 编辑 ] |
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发表于 2009-4-1 18:22:29
非常好的CosmosWorks学习范例
楼主
