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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。
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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。) t& D5 N/ q4 r. O- I* I
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分析过程
& p+ Q& n, F. Q! F9 G7 i w% F8 L5 z( e4 [* a; [4 ?
<目录> 一、建模 二、设置算例 三、检查结果
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一、建模
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~& q# j1 a/ `: s2 G1. 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”。' s, @5 z3 V/ y1 y o/ ~
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8 F2 `2 t, C! c6 M2. 添加方程式：
. o0 F c4 T, C" \" J3 C r=50 /轴的半径, @. z# Y8 W5 K# h3 a
t=0.5 /轴和套筒的半径差，过盈量的一半
) W! v" h2 ?4 X$ P( [1 ^0 i8 t7 m" F h=t+10 /套筒的厚度( B; J |$ m$ D7 a' h- A
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。
) y, @! P, S4 S0 }! A4 _* w, I5 ~
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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。3 j' x5 P+ O2 A+ k2 A6 A
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。% d4 f% d$ h2 F0 ~2 G' ~
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+ h$ y0 ^6 X+ ]* ^& @" t4. 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。8 S% ?: ^1 R$ u& D
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# L( \0 y2 t( ^- Z- U+ I' i* y5. 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。: X$ e0 x' ^- ^& \2 v: \3 V
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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。
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9 `# y9 ]- }0 G8 z& X4 i7. 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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) F2 u* q# R+ t: w; l+ } m二、设置算例
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1. 添加新算例，实体网格，非线性。命名为“冷缩套合”。2 M0 L. F% m6 O
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, G2 \8 C' ~# d6 T" L, {
2. 添加对称约束。
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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。 `5 ^' q) c$ i" }- A* L9 h
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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。
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' g' K9 W" p# y/ O5. 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：5 e3 V$ i1 `' H, U
时间（秒） 套筒的动作 轴的动作
. a: v+ j h4 G8 v 0～1 加热到900℃ 等待( u( e1 h2 {, r7 f5 `
1～2 900℃保温 进入到装配位置& Z6 b$ j: z+ |, B) V3 `! A# J
2～3 降温到室温 等待
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3 g$ `5 x6 l3 I7 l0 W: ?: x0 z
2 i& z, l* Q! e$ f5 N& \- i5 {6. 给轴定义温度：室温22℃。
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& p& p2 |3 {5 U; T, C2 ^
( E/ E0 l/ b2 a5 |& @
7. 定义轴和套筒的接触条件。可以指定摩擦，此处未选。0 o% Q3 P8 H4 g, J) F8 d* [
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9 H% O: n3 s$ [& Z8 R$ J8. 配置非线性分析的属性，把结束时间调整到3秒。
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% D9 `9 X0 Z; q( x0 R! P# Y8 c* _$ Q
. D; x. S. j! S8 l9. 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。
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2 G+ U. n4 E$ P3 ^% f" z
10. 运行分析。
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三、检查结果
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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。
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9 P3 I6 k7 O4 a2. 定义1秒时的径向位移图解。
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2 R8 N- f( v: |- g3. 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。
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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。
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0 w8 c4 `7 ^: M5 R) c5. 3秒时的径向位移图解。此时套筒温度降到22℃，装配完成。1 V) ^4 _" b% m1 S/ e8 K$ [9 [# e
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& A3 q* I" b2 Z; p+ N+ M0 t6. 3秒时的等效应力分布和径向应力分布。" o1 R8 i! A1 S3 T; \% i* f* z- h
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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
