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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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5 Q# u% X# c6 k4 ]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。; D) u4 z+ q; q: l# p$ k
( N B! O7 b% V1 p! c& e( C4 N( k分析过程
5 N, C. V Z% _2 t+ J) R
" f, g# ?7 L3 x& ?: Y N; \1 m<目录> 一、建模 二、设置算例 三、检查结果2 E7 e8 s! e5 v- |0 m6 d6 [
; q4 Y% x3 t4 F0 r! T u1 u一、建模
$ U# v; e1 |7 Z# m) C1 {% W8 w+ R0 u- b/ x; ^+ o# K
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”。 I0 h# T/ B1 Q4 `
- i- {" `* Q" X$ t7 F) U
' J, r& X; z. e" O1 C1 K2. 添加方程式:
$ J7 q; X9 d/ ^, p1 {+ R& [4 O r=50 /轴的半径; g. s1 z1 D' N* L& p
t=0.5 /轴和套筒的半径差,过盈量的一半7 f( q" [% ~/ n8 `
h=t+10 /套筒的厚度
& `, g1 y0 x8 B! B( O: P8 M 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。
5 }: T+ M* |) ?0 m
+ M: V4 N" m' D2 e3. 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。( d; z2 A9 |9 |- M- k
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。% `. V3 v! `6 {" A4 }
" \- T! |. U* `- M5 x7 ]6 h0 L) g9 m H/ E1 [+ n9 G
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。
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3 B g* a# s* y, F1 e- ?1 r* z7 R- G( W) Q
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 ]* \3 N( L7 s# p
1 k. N+ u* g2 q6. 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。; E( |9 `. |8 ~- d( t
0 u& p2 V' k$ K: x! \" x
( N! @6 Z' b5 ]- }, i# @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。
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1 Z7 O* c& ?5 ^/ k1 C D' G
& U1 t& H0 j0 b% T( w7 A. F二、设置算例% T2 v+ z4 P( B; [8 F4 y: z( Y
- Y* e+ [3 j8 n, e& A$ H; ]1. 添加新算例,实体网格,非线性。命名为“冷缩套合”。: K( l: L2 {: Y' q: z) ^2 i
0 ^. m, V6 H% f
1 W( l" [- H$ Q4 q; O! N$ j
2. 添加对称约束。
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; Q# s; f5 o" c H+ L1 f2 P. y/ Q8 Q( k8 T k$ A! U
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。1 n' }3 _+ S9 J# Y6 f+ O
4 M' d4 p6 A. _; z+ b4 H1 s; C& G* U( S: Y9 w" L8 V
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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; N9 I) r8 Y/ z6 i- g$ w
- b1 L9 j; {: W
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:
: m. [3 |5 H- s( _2 c, { 时间(秒) 套筒的动作 轴的动作
# Y3 p( t; j& x1 r" J4 r! f3 g: r0 M- { 0~1 加热到900℃ 等待) T6 {& Y' U4 D! }7 t
1~2 900℃保温 进入到装配位置9 |' w9 ]+ z0 I. M8 m y
2~3 降温到室温 等待0 W+ M0 Y8 s' V2 t/ d
+ `5 a; l* i% b4 h7 J
: C2 Q/ n* e/ \/ N6. 给轴定义温度:室温22℃。+ {0 O6 W$ z. x* ~: k
I. D9 g1 n( z; T( V2 _5 ]" ^! Z/ c& Q1 o
7. 定义轴和套筒的接触条件。可以指定摩擦,此处未选。
. J5 V3 Z8 d0 }% k: `3 Z
N2 K( [" j" E8 e. C
9 o" R% e/ w+ P" P7 C# R
8. 配置非线性分析的属性,把结束时间调整到3秒。+ p' b( R. v1 r) V( W; \* `; x
^' \+ x9 Z6 A7 I7 \# ]- n' R) e# {5 k* ]6 ?6 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! M* o5 q% o: Y2 F
+ l& r- U: z7 T% T! l7 T+ ?& |+ }. c' B6 a9 u( f" I9 C& k
10. 运行分析。
$ ` G* q( S3 B9 p& ]9 i
$ e0 U4 g6 o0 r, g/ k% m9 v3 c4 |0 Y( K
三、检查结果
* d0 r; N5 w+ G8 k3 R0 [' m( W9 e) ~6 D6 ?2 @
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。2 Q8 Q K6 O$ S5 k& p
; X' z" i# m1 Y8 F! R9 F' ?3 K* R: _0 q; l+ @5 [, q) u
2. 定义1秒时的径向位移图解。6 p* O1 j# @* ^7 c5 M+ V$ i8 T
7 x; s9 p' P+ C/ y5 N- [0 D- L* G
4 g0 ]9 C- E/ H6 z% }( v. Y
' t) r1 f+ o6 ], F' N+ ]" K& u& W( G& \! u! W, j
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。 1 P2 ^( Q' ]5 W% K9 H" ~. ~
, `: t5 Q$ d* O( X7 r2 n
( z% l( ?( R: s" E0 ~3 H4. 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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7 T8 U$ O6 M$ Z" r5. 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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r; h% O5 |* L0 s5 k
% A6 ^, |( T, W. v6. 3秒时的等效应力分布和径向应力分布。
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; u# H- c8 x! Z0 D. P7 |3 D. f; h# B4 y* @8 I/ q2 b
[ 本帖最后由 tigerdak 于 2009-4-2 15:25 编辑 ] |
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