用非线性分析模拟装配工艺过程（冷缩套合装配过程）

tigerdak · 发表于 2009-4-1 18:22:29

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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。

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。

分析过程

<目录> 一、建模二、设置算例三、检查结果

一、建模

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”。

2. 添加方程式：
r=50  /轴的半径
t=0.5  /轴和套筒的半径差，过盈量的一半
h=t+10  /套筒的厚度
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。

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。
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。

4. 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。

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。

6. 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。

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。

二、设置算例

1. 添加新算例，实体网格，非线性。命名为“冷缩套合”。

2. 添加对称约束。

3. 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。

4. 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。

5. 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：
时间（秒）  套筒的动作       轴的动作
      0～1       加热到900℃       等待
      1～2       900℃保温       进入到装配位置
      2～3       降温到室温          等待

6. 给轴定义温度：室温22℃。

7. 定义轴和套筒的接触条件。可以指定摩擦，此处未选。

8. 配置非线性分析的属性，把结束时间调整到3秒。

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。

10. 运行分析。

三、检查结果

1. 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。

2. 定义1秒时的径向位移图解。

3. 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。

4. 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。

5. 3秒时的径向位移图解。此时套筒温度降到22℃，装配完成。

6. 3秒时的等效应力分布和径向应力分布。

[ 本帖最后由 tigerdak 于 2009-4-2 15:25 编辑 ]

xiaopingqiu895 · 发表于 2009-4-4 15:35:43

谢谢“打你”，非常好的学习实例，特别是对‘时间曲线’的了解更深刻了！

ltq59 · 发表于 2009-4-5 06:47:12

非常好!

非常好的CosmosWorks学习范例

sunrays110 · 发表于 2009-5-26 11:46:41

真的很不错
时间线用得很好

kevin_pcac · 发表于 2009-5-29 19:56:58

這個可以應用到實務工作上，很實用的分析教程，感謝樓主分享教程及經驗技巧！

阿H · 发表于 2009-8-17 17:49:33

很好的学习范例，但是好像与实际有些不符，过盈量比较大，等效应力计算达到2000多MPa，目前这样的材料比较不多见吧。讨论讨论。

lyh020209 · 发表于 2010-1-19 15:42:17

感谢楼主的教程，看帖后照着做了两次，均未成功。每次做到“时间曲线”这一节，就进行不下去了。不知道该怎样操作，才能生成教程里所示的曲线，点“获取曲线”，发现库里没有曲线文件；在另一帖里看到过楼主的回复，指出双击最后一行，即能产生下一行可编辑的点。但是反复双击多次，毫无反应。
不知究竟是我的安装不够完全，还是操作错误，请楼主及各位高手指点指点，使我等菜鸟得以一窥全豹，感受下solidworks强大的分析功能！非常感谢！
曲线.JPG

tigerdak · 发表于 2010-1-20 18:04:26

本帖最后由 tigerdak 于 2010-1-20 18:05 编辑

42# lyh020209
你帖的图里少了一列，见下图。双击第一栏（以“点”开头的那一列）。这类似于一个excel表格，把用鼠标放在栏之间的分割线上（要放在顶上），把第一列拉出来就可以了。

lyh020209 · 发表于 2010-1-21 09:15:16

多谢楼主作答，还真没注意，我太粗心了，现在再去试试。再次感谢！

lishuguang1 · 发表于 2010-1-21 09:26:30

创意不错，有实际指导意义！感谢分享！

lyh020209 · 发表于 2010-1-21 11:28:07

刚才按照楼主的指点，继续进行下去，能成功生成网格，但到了最后一步“运行”时，进行不下去了，弹出如图提示，不知是哪个步骤有问题，字面上意思为：“安全设备没有响应。
请安装安全装置。
按OK键confinue。
按取消键退出从程序”，再次麻烦楼主帮看一看，谢谢你啊
当然也考虑到这个装配体经过反复试验，有可能某个地方形成“死结”，打算自己另作一个全新的试试

tigerdak · 发表于 2010-1-21 11:52:46

刚才按照楼主的指点，继续进行下去，能成功生成网格，但到了最后一步“运行”时，进行不下去了，弹出如图提示，不知是哪个步骤有问题，字面上意思为：“安全设备没有响应。 8 {8 F" q) ?/ M0 @
请安装安全装置。 ' Q W: j, B% ` m ~3 P* Q
按OK键confinue。
" W; V# H* T; ^. Y...
9 ~" V7 c2 r1 G, ^# I8 e) V2 {* zlyh020209 发表于 2010-1-21 11:28 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

这是因为许可证没设置好，没有得到授权。

lyh020209 · 发表于 2010-1-21 15:44:17

噢谢谢楼主提醒。重装后忘了将网上找到的那个许可用进去，刚刚拷进去了。现在重新分析，已经半个钟，没有弹出上述出错提醒，不过也没结束，当然显示占用内存也较高。请问下，楼主的分析过程大约用了多长时间？（初次使用该功能，心底没谱，老大见笑了）

lyh020209 · 发表于 2010-1-23 08:21:04

本帖最后由 lyh020209 于 2010-1-23 08:27 编辑

50# tigerdak

终于成功了！呵呵真高兴。
昨天下班前就用了6个钟，下班后没关机，今天早晨来才发现分析结束了。可见作分析真耗时间。分析完成的文件真大，有1.32G再一次感谢楼主的教程。一直都想学习分析，这次总算体味了一把。有了一点谱。再次顶顶楼主
结果如图：分析.JPG

ly2005sqy · 发表于 2010-4-23 14:53:35

我一步一步按上述操作,分析的结果为什么轴不见了?

ly2005sqy · 发表于 2010-4-28 16:52:26

我照着做了一边,轴的移动方向向反的,我换了符号,运行就有问题,不知哪方面出错了?

wmnick · 发表于 2010-8-24 11:06:40

楼主太值得鼓励了,很好很实用的案例

libinrfv · 发表于 2011-5-18 14:46:12

可惜看不出什么东东，虽然知道是那样分析啊。

GOODHWC · 发表于 2011-8-29 12:26:28

对‘时间曲线’的了解更深刻了

lina521_lsb · 发表于 2011-9-2 20:05:22

这学习资料太好了，谢谢楼主！收藏了有时间学习！

lyczjs · 发表于 2012-2-28 08:40:33

非常好! 非常好的有限元分析学习范例

wcfury · 发表于 2012-5-2 12:54:51

非线性分析中用到温度变量，确实又增长见识了，谢过~

MMWJ · 发表于 2018-5-16 23:26:58

很好的学习范例

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