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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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! U _1 b/ \ E: G" N& O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。
" o, E/ L8 }: R3 g
6 M3 h+ H. K% o) Y* v/ n t8 v6 w分析过程* {' u8 O" b5 K' s) B) m2 }
7 w/ V C u& J) K f- c<目录> 一、建模 二、设置算例 三、检查结果
( D( m2 w' i7 K
& h& R! V I C5 Z; Y1 a一、建模
9 Z- g3 Q' n7 J8 P3 V* i7 }: x1 x
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”。& u2 \+ n: z+ |% `% D9 I
7 D( z' c' ^" F5 }" `3 k2 J9 J: b% h0 ~- {1 q
2. 添加方程式：' Z& p7 N5 s5 j) ]. E7 r- P7 U+ V/ A
r=50 /轴的半径! E3 B; o, V2 w3 y- D
t=0.5 /轴和套筒的半径差，过盈量的一半 c7 D* o5 }: ~5 A0 X) Y4 g
h=t+10 /套筒的厚度$ F& ~: S2 [0 R1 Z- o0 E5 t, Y, j
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。
6 b, B( G3 r6 N& t" ], U
! p% G. D Q, v# r5 Y- q" h3. 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。! ]) c; d: J `8 p
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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+ e; Y3 u' Z; v9 m& h2 h- @& j/ E4 P$ f O0 L9 K
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。
* G8 L. l% C. H4 |9 K9 q
% h4 U6 a! L) d' ]! M' ~$ A) [% K6 E$ H, S$ d9 I* K% Y
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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* h2 ]& i- g/ Q2 p# I3 c
4 k# m. p, Q7 |+ @, P$ e) Q; ]: E, g9 G0 ?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。( N8 Q2 t# h6 f% Z
9 h W* x2 w' T' Q/ {( R
# y# P# q l; ?, O$ O4 {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。- A* o0 J& z. ~( C
4 o9 n; Y" C0 i( p: ]" Y7 p
8 q. z6 s5 J: z9 Z
二、设置算例
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& }; Z) c) U8 B d5 p1. 添加新算例，实体网格，非线性。命名为“冷缩套合”。! [$ j1 w B7 e# J" v$ p3 E
: ~$ f) |; M* J
: g! d8 K0 M: d2. 添加对称约束。
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. a3 w. }' G: U# I) q, H% {. }8 M* c6 I) u! p
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。- c" j6 I1 K0 O) }
' k/ s5 ^; I( F o. f" A7 S B) F2 v+ B
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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( P. h& U* c: Z( Y5 J8 v1 ^" w4 e/ U1 Z
$ u. ~ _# l: r! N5 ]: y4 \* ~% Y9 w5. 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：3 c/ Z/ F3 g# K" T, I* J" s# t J
时间（秒） 套筒的动作 轴的动作
) n/ n- [3 }. Z9 O7 K. c3 H4 v0 k 0～1 加热到900℃ 等待( w( K; `7 I) X+ b7 q
1～2 900℃保温 进入到装配位置3 x, @, M0 p8 Q8 C# X
2～3 降温到室温 等待
% y/ Q4 K) }5 N( x
* U5 p8 b: I: S4 R6 N7 H6 t6 y
- y) R2 f& y# g( ^6. 给轴定义温度：室温22℃。 w, H1 e8 n- l. v) c2 [! g
+ Z* n$ Z0 }& t% G: I0 X# x E
) E$ o/ ?. |0 x+ L3 t( {7 a3 K8 l6 E7. 定义轴和套筒的接触条件。可以指定摩擦，此处未选。
. r( M' f# U7 J/ V& k/ e9 c' k+ s
" x, z: J' P" \+ b
' f$ i- F( U4 W2 K# a, i; ^
8. 配置非线性分析的属性，把结束时间调整到3秒。
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2 M) I1 Q5 e' \# E2 t$ z4 B3 q8 F
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。6 S8 K& z+ `) V4 Y1 D) ?. V
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10. 运行分析。; c3 I! ]: m8 s4 ~% z1 S
. H, W( {( i& t/ k% i" Z
/ }9 h, |7 ^9 B- _7 W! b
三、检查结果# ]. W# T6 m. X4 P! Q+ T9 [0 |7 J" h
) N* J" c( _9 e" Q k1. 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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! }& f @/ T; z& o3 v B2 k! n. e) F
2. 定义1秒时的径向位移图解。
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4 h! {* H9 t3 N' G; ?. P7 z8 p
. G! j+ c: e1 m% l9 v" V+ c8 X" H' U3. 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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# }5 T8 ~! \2 H; `6 W/ ~" O/ E4. 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。; }, A8 w7 V) Q& k
# n+ }6 n+ g% e+ Q0 @6 M& N7 ]5 Q+ l
% ?( `2 P- L) x1 M4 J
* T7 u/ r* e1 a8 O) V( q
9 Z0 ]4 q& R G. Y5. 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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$ N) K* t W W" J5 T/ O' ?5 m
- A# f$ R* T: g3 X V) J! q6. 3秒时的等效应力分布和径向应力分布。
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0 x9 B* Z3 S1 E7 u4 X4 N2 c
1 t( `+ e+ h& A: i# j4 g4 R* P: H+ w; `. k
[ 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
