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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。
( V  U7 J. `: R* S, Q* |
! 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
    01.jpg
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。    02.jpg 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。
5 V3 l# k9 g& c/ B% y: F9 r    03.jpg
+ 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    04.jpg
% 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。
! M5 G* J' E! ?8 C    05.jpg
* 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
    06.jpg
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
    07.jpg 4 o9 n; Y" C0 i( p: ]" Y7 p
8 q. z6 s5 J: z9 Z
二、设置算例
4 V* n! G/ b% Q6 ~- y3 E* S
& }; 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
    08.jpg : ~$ f) |; M* J

: g! d8 K0 M: d2. 添加对称约束。
9 M; o( ]5 K/ q, k+ N    09.jpg
. 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) }
    10.jpg
' 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。
8 P4 v8 w! V' g    11.jpg
( 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    13.jpg
* 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
    14.jpg
+ 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    15.jpg " 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。
  s# n; {/ O  e! B    16.jpg
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
    17.jpg
/ \/ x: `1 T7 g; B# [$ ?4 v. u/ j) W
10. 运行分析。; c3 I! ]: m8 s4 ~% z1 S
    18.jpg . 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。
3 f; q4 |7 l3 F& D, ^6 q    19.jpg
! }& f  @/ T; z& o3 v  B2 k! n. e) F
2. 定义1秒时的径向位移图解。
1 N) h/ P3 ]; f; A- T0 F    21.jpg
$ Z4 z$ h$ `. M8 h! @
: J9 q) Y4 g/ C1 v& Y$ n7 g" ?    22.jpg 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。   
, ^1 h# y6 `; n* G    23.jpg
7 U* s. o. S: E: d) e: r2 @
# }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
    24.jpg # n+ }6 n+ g% e+ Q0 @6 M& N7 ]5 Q+ l

% ?( `2 P- L) x1 M4 J    24_0.jpg * 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。
$ b) ]$ p/ ^' ?/ X  @    26.jpg $ 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。
2 ]5 `3 X/ D; U    27.jpg ' U/ }; V8 z+ ~/ @
0 x9 B* Z3 S1 E7 u4 X4 N2 c
    28.jpg
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 ]

评分

参与人数 1三维币 +50 收起 理由
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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
! G  s- ?  m0 ]6 n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。) C1 ]: o' L+ y2 ?
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!
; m) A; r# s# n. U 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
4 K$ @0 g. }! v/ Y- }7 ?! @
  ]  _9 G, q3 n/ l42# lyh020209
1 _: S' Y0 x% ~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。
: m5 ]/ T/ z9 p7 W# k 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。 , g" f- j8 {3 W! `1 V6 Z* F
请安装安全装置。
8 l2 \, V% X( W/ ?! V
按OK键confinue。
6 Z! l' G: _  A& C. J按取消键退出从程序”,再次麻烦楼主帮看一看,谢谢你啊
+ Y$ C# x3 [( R( d7 {
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。 8 S7 m# O: H7 j
请安装安全装置。
6 j$ w' y: k( S6 |% g按OK键confinue。 + o( m- o* H: |2 W: Y5 o% v
...' @8 ]9 ^9 s8 X  @
lyh020209 发表于 2010-1-21 11:28 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

. j) e% n* |! x4 q  T' B. b2 I; c; ]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
/ B! d; Z% ~" p7 d
# q5 j6 P2 t/ u50# tigerdak
5 a/ e  s+ p# U9 w' f9 T
: v- K5 {' x2 T: K5 m8 R! g终于成功了!呵呵 真高兴。
7 A" \" b( `! j3 {- X/ ?( W2 I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6 C6 a+ C9 l5 }
结果如图: 分析.JPG
3 E' F. I* r* M( `1 ~( B" x6 q 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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