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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。# J& g( S% {4 G7 E6 M$ ]7 d" ?( D
1 S' u m, \; R( o5 q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。4 x n1 S, g6 G( O7 f% G
8 }, s1 @/ Y" t& X) d) L分析过程2 O% A3 u7 F" x ^5 E3 A% u& q6 s
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<目录> 一、建模 二、设置算例 三、检查结果
8 _4 W; `+ m# @+ K, Q
' H4 M, \) l# v0 ?. @一、建模
1 n- I4 e1 Y) D$ I! q) s9 d; `( i, ^- O3 G
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”。* D! ] V8 T+ k, H+ H' v
& i/ Z# r2 A7 p6 P+ s ~
9 r# x2 K Q1 R) t
2. 添加方程式：
8 `4 q" @* f& v& M V r=50 /轴的半径
( h6 |, ^- x# l t=0.5 /轴和套筒的半径差，过盈量的一半
+ ?! l0 \$ b- I" r3 O6 l8 x* ~$ Y+ T h=t+10 /套筒的厚度9 x; `7 ?& D, y$ c3 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。
; L7 a! R& x9 c3 D' f; \
; |1 s& H5 B$ E# g) u
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。
) |$ Y6 `9 O4 B/ H, \ 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。
1 m0 m5 h% t ]; H5 N" e- ~: q
( a# I1 o2 J Q$ j) t8 N- f4 c0 F: v1 r# A0 o8 ?
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。; |% o4 P& W+ a4 C% E$ \$ A
( t& ^# I6 s( Z2 ^7 |/ _9 z% ]
8 V+ U* Q$ ~+ H( h& f; n) d) w5. 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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; ]* J3 i" m2 P' s3 |0 ]8 }$ e$ N4 E# m) v% J
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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' q. v& A6 V" [/ J
' s! h' f4 ]$ G, m* t1 F }% g7. 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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- y O/ z3 C) N+ _, j, U- U# U
* H/ R8 C; v% B. g) d: A, J! g$ ]二、设置算例
9 U: J+ D7 `$ K/ U1 T( X9 |' B" J
9 {3 R4 F8 R) E5 p' c9 R0 X$ n% d+ X1. 添加新算例，实体网格，非线性。命名为“冷缩套合”。
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. Y$ `- B- w( V
9 L- w! T y2 s; Z2. 添加对称约束。$ z8 `) D* l' M9 i" t/ F8 o
1 i& K$ q9 W5 _* o2 ?9 F# ?' S& c: [
, O7 f" I8 Y: O; U3 N k& w
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。, Z% z! s1 Z' f, q! s' X/ T& |) h7 m
- }! U% F8 T) ~3 {
" J, G) ^( A5 s1 A& w4. 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。3 W& V; R& R( C
* F1 {( g+ r1 n7 N. c5 v, M0 q0 y- f3 y0 V2 f: v" x9 \6 K
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：
1 } Z* G! I& o8 D. O7 y9 R2 g- k 时间（秒） 套筒的动作 轴的动作
& q, Y5 [$ O9 K" S, m; d 0～1 加热到900℃ 等待( \5 X1 @0 H# W0 R5 m
1～2 900℃保温 进入到装配位置
5 b4 I1 `/ N0 P2 x, O 2～3 降温到室温 等待8 V8 F1 N, r! Z$ e/ C5 _
5 @ V9 R1 [- o7 U1 V- j7 \ o
4 m1 E% `3 `! q
6. 给轴定义温度：室温22℃。/ i+ l/ e8 T& v6 V6 x! }- [
& N, P: R6 b( b5 ]1 p. I7 ?
+ \; h6 O0 @! j& T A2 l
7. 定义轴和套筒的接触条件。可以指定摩擦，此处未选。
; Q5 v; |6 H/ N6 s; Z$ a& X
+ l7 V) p' c* V @2 r
% E) x* C4 Q8 P) {* o' n0 n
8. 配置非线性分析的属性，把结束时间调整到3秒。5 G! U# Q) I J4 F9 z
1 f: |+ z% x& z( G; d. s0 d$ \6 W% H4 J
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。
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6 V9 b( Z# i X0 S: |3 q K8 D
: n+ [- Q3 J( p6 r10. 运行分析。. N: ]+ Z' E; h% {# @; `) v6 V
2 n; m+ e/ a0 o' K; F) g, R: E \
# e, N6 K# W- p- Z0 n$ _
三、检查结果1 ^, }) p/ i( }# |
5 e$ ~* m8 _% |: Q" a
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。" j" N$ r6 ?+ D$ h
: {8 `* S$ V# h+ c
- z" l( ?2 [( _1 C4 G y/ @2. 定义1秒时的径向位移图解。/ i/ K9 B* y F+ X( C7 e
( _/ ^% A+ k$ L$ J$ x
% Z' J% [' `: I/ @& y1 z
9 u8 i. V1 V( _9 w
( ^$ m$ }. j# v) @) i- _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。
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! N; h, f+ ?0 @0 F7 J+ p0 v3 b+ ]$ m9 j6 v9 F8 k/ q- H
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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) d+ g* o. D+ J: X, N
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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。* ]0 W( w9 X; ?8 M0 Y
6 `# G' H* v y$ K' M" ?' R- Q& }, @4 ~6 c0 k, f: b6 E6 ]9 B
6. 3秒时的等效应力分布和径向应力分布。5 o& Z' w: @; ^9 S2 X3 Z
& J3 K; U1 @( ?6 L7 X4 L
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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
