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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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6 e, X2 f8 ?- y( |7 _1 M( P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。7 Q0 s9 K) |( y' T( _% X
7 h w4 c0 }7 v9 v# [$ r; G分析过程( l. x0 Q8 C/ W: A; a. W
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<目录> 一、建模 二、设置算例 三、检查结果
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! G0 f$ c( g6 l1 l5 h一、建模
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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”。9 [) P/ w% R( d& [6 q
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7 R! w6 W' Z0 o5 z2 P2. 添加方程式:2 u/ y+ F& \7 [9 Y U S3 G/ P
r=50 /轴的半径
b7 j$ @5 ]2 ^. C7 `" [6 c7 c+ L t=0.5 /轴和套筒的半径差,过盈量的一半; t9 H# z3 s' M. y+ j( ]1 M
h=t+10 /套筒的厚度, d% k. z# y8 a8 I1 E7 z9 X& 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。
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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。! d0 F# c5 n: X; D0 R: e3 T1 E1 t1 V) s
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。8 `! F2 G: m! s2 U+ Q0 v
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7 d8 T( _6 V) _" @8 F& m. b4. 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 D& i4 g7 M6 s, S* R1 U6 z- L% E$ {
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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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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 F. u( R9 I% H7. 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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二、设置算例
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* E8 ]1 ] c! a) U" v4 p. d$ Q1. 添加新算例,实体网格,非线性。命名为“冷缩套合”。4 D4 c% Q: t6 _% |5 w- \
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2. 添加对称约束。
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/ E% \. F( n6 i# x% d3 M R: d7 L
# C' c: ?. X3 ^/ n L
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。 M1 m4 _" h, C2 r$ |$ z2 C
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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。! a- w3 i1 O7 P" a9 K
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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:& b: I6 f" h+ s7 J/ s* d' A5 \
时间(秒) 套筒的动作 轴的动作) d4 e! T4 N) p6 f2 E
0~1 加热到900℃ 等待
4 M" w; p, q) X7 _ @ 1~2 900℃保温 进入到装配位置
4 ]6 S3 e- Q9 S j& F 2~3 降温到室温 等待/ \& O8 d, r/ c" h
' z* e1 ^6 `+ [1 H/ c& e% ^9 j9 z' r' S, J$ r- W, [
6. 给轴定义温度:室温22℃。
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! O" ^9 L: z4 N: K7 Q1 F7 l8 a: |
7. 定义轴和套筒的接触条件。可以指定摩擦,此处未选。$ B. R U/ t/ j1 d: a3 b
: _3 h9 c( f( g! d# `7 s4 }* ^( F; e" T" Q1 H7 h4 ]9 O
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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% k+ L$ L4 g( _2 z M
) H1 }/ l5 W* p; M1 t) e7 N( K9. 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。( n) ^$ @% W# m6 k2 N
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6 y8 p8 O0 z! P8 K10. 运行分析。
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: `. |: g, _6 p6 R, V4 k- p
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三、检查结果+ Y& C* b0 Y% L+ O i' J6 y; G. n
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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。" z& ^5 @; _/ p5 S
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5 X- r9 U5 X9 g7 x- c+ ^$ e2. 定义1秒时的径向位移图解。
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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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: s* o( ^# L8 l3 T: J4. 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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5. 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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6. 3秒时的等效应力分布和径向应力分布。- @1 i/ I7 d8 u4 y% y. b: w
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$ D7 \% [# ~- D$ z! m$ G6 L[ 本帖最后由 tigerdak 于 2009-4-2 15:25 编辑 ] |
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