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[推荐] 用非线性分析模拟装配工艺过程(冷缩套合装配过程)

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发表于 2009-4-1 18:22:29 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国上海

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x
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。
; r. z9 R9 Q( i- c3 {0 B8 c
. ]9 ?7 P0 {- z9 ~" b$ v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。5 O" y! {$ K4 t6 l, K7 M1 N

" s* k/ @0 J  d. E5 P% h- E: ^9 _分析过程
& J9 o& u: O  Y! E, i; E9 R0 v' a4 ^/ t8 U5 k1 I% @
<目录>    一、建模    二、设置算例   三、检查结果
5 ^# e% \$ C* P9 {) E: d
, q2 h7 s+ o2 }6 p一、建模! K# E2 I0 z! s0 x0 x: t9 t9 z! K
" q" E: y! F" p, A$ s. C( s
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”。; W0 y! F3 {( j# }
    01.jpg ! _5 s8 j( t% {7 Q

& ]" z8 ~* d& n3 P. L$ l  q1 e& _2. 添加方程式:" ?9 F- C5 w1 e5 k4 \
    r=50  /轴的半径
7 z$ ]) n; U1 i- p- G; b6 T( U    t=0.5  /轴和套筒的半径差,过盈量的一半
' K) [+ {$ {; h  S' `2 }    h=t+10  /套筒的厚度
" }1 l7 s* i8 O2 v3 B! E    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。    02.jpg ! Y5 M- j" t1 o: S. ?% l, F

' J  F, ?( r& K( F; G4 j6 h1 k& k3. 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。
% \+ @% `( R8 M8 W    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。+ X* R1 j9 F5 z6 {- F  y
    03.jpg ; o# s# r' p6 r
8 a: H2 Y- F9 H* p- s
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。1 _. o" L7 w0 L) }" J! Q
    04.jpg
3 l4 S7 H( i) y; j# S( g4 e  A% `8 G% y% k
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。0 P" V  b" S! z1 k
    05.jpg
- [: ?8 ~* U8 a/ s5 F1 I% b" @" w6 `, J" b7 t3 c% u7 F
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。8 b9 a5 k2 @& C; H
    06.jpg
3 y0 x. |4 ]2 C- r/ w& v9 C; C
2 C3 h. w0 A+ f$ P) @" n7. 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。4 y. \5 G' @' B& m5 M% B# M' e
    07.jpg * i1 t  p  b2 S$ N5 [
: S  O1 Y4 ?, `/ n6 E
二、设置算例. j6 b7 i9 ]4 O% Z( ]$ @
' U# s1 }, j3 q+ q* P& a) `0 F" P
1. 添加新算例,实体网格,非线性。命名为“冷缩套合”。
. W5 O0 R2 o0 _* [    08.jpg 2 T1 K1 q8 u* ?7 z1 I
' y5 z% G% L: Z' P  s
2. 添加对称约束。! x- @% b" s  t3 G8 ?
    09.jpg
- g* v6 G) R7 c5 a2 l% e
& J5 _1 x% X: @9 p3 G8 I: t3. 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 n8 s- \8 A$ H& q8 z    10.jpg ) G  s" c& s5 ~3 b. G" ~3 O
/ p: d* L9 s/ u* x
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。/ B7 J$ M3 m8 g( E" c" D
    11.jpg 6 Z# e% e$ p' m3 g) I  _8 d

: n) U7 q" J4 t$ I5. 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:+ L- [7 v9 x/ o9 p$ E
    时间(秒)  套筒的动作        轴的动作
% p3 [& w! k. h" v, T, S        0~1        加热到900℃         等待) c/ X: y; i& G9 g5 D$ [
        1~2        900℃保温         进入到装配位置
  r$ Z$ l$ p( S) g7 x        2~3        降温到室温           等待
4 B* f+ t' R! j0 S3 h5 O    13.jpg , p' l( p& H+ _- J, t. A

: u- n: t' Q. R' s5 B/ \3 ?6. 给轴定义温度:室温22℃。
% F: z! J, D3 `8 a& C    14.jpg % i) c  _, R0 m0 N7 X% C& j' t2 w
, f) z5 k/ j6 [6 v/ n; F$ @
7. 定义轴和套筒的接触条件。可以指定摩擦,此处未选。
+ }- _4 Y9 X5 x& A5 J* i    15.jpg
2 U7 Q2 u6 c' I' y* Z+ f) X  O
/ F5 O7 s( T$ p* F! o. B# B8. 配置非线性分析的属性,把结束时间调整到3秒。
! y7 r2 W) m% ~* ~2 _  i* N8 c5 b3 b$ V. u    16.jpg ) Z; Y( a' s4 G* J7 C1 J, I
2 n# [3 @8 ?# W& W; 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。; C# |7 k7 U0 n+ W& e
    17.jpg
1 ?% G# |' G/ Z# H) H
  v" ?  g% I3 c8 [1 b1 Y10. 运行分析。( l" e/ o. v( X" ^- I+ r
    18.jpg ( S' w" P: K3 m; L  t3 V
& U2 H- v  y( _8 ~5 o
三、检查结果
2 \, l3 g2 J4 [, M' @+ K7 s8 O
: a$ p8 R8 G3 L' ~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。
- l9 {: H' e  M5 ?% {$ m    19.jpg
# \9 w3 N7 n8 P* `* q0 J7 r; s" {* _( k
2. 定义1秒时的径向位移图解。
  v2 w4 v" F  p+ j, Q9 r    21.jpg
4 j6 ~' e# u3 u* d0 |  m: e0 m! ~. v; d& [4 v& r
    22.jpg
1 n2 U) ~& z& a$ f# ?" j9 ]; p% |$ g9 p; z
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。    ) b# m. k2 R1 U6 U
    23.jpg 8 b4 M3 @. u9 G
# @. I- A  E+ R- y2 s! U& M1 b
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。9 m* }2 X* J& Y& N
    24.jpg
4 e* e# \; R8 G9 n5 B( b; T0 g5 \! ?* L$ G5 m
    24_0.jpg
. @9 A5 |# B! R( P% w: J
- P: E& w: A! N) C2 ^5. 3秒时的径向位移图解。此时套筒温度降到22℃,装配完成。8 h6 [$ @; J' E8 f; ]
    26.jpg 0 s3 k$ O$ x, d! @, d7 o
9 e# v; b  w, A: k9 b9 J* E) Z
6. 3秒时的等效应力分布和径向应力分布。8 t& c) x. u" d  ^
    27.jpg 4 x0 D/ X. r7 @) j! z' S
4 j. c: j; D4 i8 o/ h5 |+ [( v
    28.jpg
  V6 l! K9 x- i+ X1 y7 w+ ~8 N( G1 \( k5 J) _  d1 `  Y' G% Z
[ 本帖最后由 tigerdak 于 2009-4-2 15:25 编辑 ]

评分

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本帖被以下淘专辑推荐:

发表于 2009-4-4 15:35:43 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江杭州
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!
发表于 2009-4-5 06:47:12 | 显示全部楼层 来自: 中国辽宁抚顺
非常好! 非常好的CosmosWorks学习范例
发表于 2009-5-26 11:46:41 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江金华
真的很不错# @% ]' I- m% P/ w
时间线用得很好
发表于 2009-5-29 19:56:58 | 显示全部楼层 来自: 中国台湾
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!
发表于 2009-8-17 17:49:33 | 显示全部楼层 来自: 中国安徽合肥
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。
发表于 2010-1-19 15:42:17 | 显示全部楼层 来自: 中国广东深圳
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。
- R; b( D$ G* N' F/ U* y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!1 o, c* P# S* w% ?
曲线.JPG
 楼主| 发表于 2010-1-20 18:04:26 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
本帖最后由 tigerdak 于 2010-1-20 18:05 编辑
, Z! _+ r( N, o0 P/ I3 W. |" Q. c$ x4 b) D
42# lyh020209 " V/ g4 T3 r* X- O
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。4 h: U+ C6 P9 O1 M1 Z/ X8 D
Clip.jpg
发表于 2010-1-21 09:15:16 | 显示全部楼层 来自: 中国广东深圳
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!
发表于 2010-1-21 09:26:30 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江杭州
创意不错,有实际指导意义!感谢分享!
发表于 2010-1-21 11:28:07 | 显示全部楼层 来自: 中国广东深圳
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。 ) K. |1 O$ F% L  n+ L2 L' B- [" f
请安装安全装置。
9 K! t6 `4 t8 b
按OK键confinue。
9 @0 h1 ?0 _$ ]. Z! ]: i# F5 U按取消键退出从程序”,再次麻烦楼主帮看一看,谢谢你啊

5 e) O9 |4 A5 ~; [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
分析.JPG
分析.JPG
 楼主| 发表于 2010-1-21 11:52:46 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
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。
! K5 |" D7 h7 c/ B请安装安全装置。
$ K4 U- `) d1 H( j; r按OK键confinue。 + A$ j& N! f1 f& F. m- f- ]7 F0 _. p
..." B# D6 I, `1 o
lyh020209 发表于 2010-1-21 11:28 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

) {! ?+ o0 `1 C6 h  m这是因为许可证没设置好,没有得到授权。
发表于 2010-1-21 15:44:17 | 显示全部楼层 来自: 中国广东深圳
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)
发表于 2010-1-23 08:21:04 | 显示全部楼层 来自: 中国广东深圳
本帖最后由 lyh020209 于 2010-1-23 08:27 编辑
6 s0 z  \- D: U
1 n0 |% K1 F, j9 K- U) S50# tigerdak
3 e% ~- l, e  A' h1 B6 m
0 C+ J: ^- D* V) y5 C9 z0 Q; D终于成功了!呵呵 真高兴。4 w7 u6 E: p) @
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# w( l* `/ J: l, W  B
结果如图: 分析.JPG # Z9 X3 m5 L4 s( j$ Y  C* I
分析1.gif
发表于 2010-4-23 14:53:35 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏南通
我一步一步按上述操作,分析的结果为什么轴不见了?
发表于 2010-4-28 16:52:26 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏南通
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?
发表于 2010-8-24 11:06:40 | 显示全部楼层 来自: 中国江西南昌
楼主太值得鼓励了,很好很实用的案例
发表于 2011-5-18 14:46:12 | 显示全部楼层 来自: 中国福建莆田
可惜看不出什么东东,虽然知道是那样分析啊。
发表于 2011-8-29 12:26:28 | 显示全部楼层 来自: 中国湖北武汉
对‘时间曲线’的了解更深刻了
发表于 2011-9-2 20:05:22 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏苏州
这学习资料太好了,谢谢楼主!收藏了有时间学习!
发表于 2012-2-28 08:40:33 | 显示全部楼层 来自: 中国四川眉山
非常好! 非常好的有限元分析学习范例
发表于 2012-5-2 12:54:51 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏苏州
非线性分析中用到温度变量,确实又增长见识了,谢过~
发表于 2018-5-16 23:26:58 | 显示全部楼层 来自: 中国广东东莞
很好的学习范例
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