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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。* z8 a6 W; j) U& t6 [
# d% E3 g; 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。. L: m$ c0 q: @( a9 g8 G9 t
+ X- r0 Y2 C' j/ ?9 l! r" [0 _分析过程
/ B' ?/ Y$ g7 X5 {/ |# l6 H8 b! w& }
<目录> 一、建模 二、设置算例 三、检查结果
8 ]/ ?; Y5 d' t& g4 ?
/ r8 ^3 _; A* L2 _8 u一、建模 p9 N7 A7 b$ g3 z
0 J* B- |: R. Y3 q" C; R1. 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”。+ s, U" z8 Q7 E/ `3 A
* O2 U' ^. x1 w; ^* A" \# {' s* `
; g8 ?8 }# s( d: w- q2. 添加方程式：/ X( R1 f& m5 x2 q
r=50 /轴的半径3 Z0 \ D1 z# \) W1 ^+ p. g/ b
t=0.5 /轴和套筒的半径差，过盈量的一半
1 A+ h1 C, h/ F+ X h=t+10 /套筒的厚度* A) B: u7 q M& 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。
& d3 I. j8 H n3 l2 A* L r3 b+ D
4 k) t: h, Z6 n: I$ 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。; a5 H7 Y$ v; c: t
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。! J" Q: t2 f) Q
2 X, i5 M# F5 O* _' X3 y
& Z) l8 b" m! q" P; ?" p4. 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 }; L& L* q0 V* e% w# W
! ]% B* r1 Q* E3 [
6 Q U4 t. P, N. a
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。6 S3 w1 }* O9 ~) X q2 h1 p6 ^
5 [2 T- V# V9 w( r; t$ j
' }( a; M. \& m8 ?7 @4 n4 h+ t6. 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。
, W1 m7 \9 o" x2 j6 k; z! e3 r$ A
d: S& P- V/ z1 S8 h
) |8 x* A8 O6 `4 ?+ S3 E5 s; f7. 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。9 Z0 Y( T. M7 q. [ q* H
# S& K: x' ^3 u" x# B% a
, T% I0 a$ |3 m. @0 P二、设置算例
+ g5 o/ d0 Y# o& e% ]5 I) C3 i: m
1. 添加新算例，实体网格，非线性。命名为“冷缩套合”。
0 ], c) L4 j: \! E- L7 ?9 Q
( b) R5 g! w @" a
$ M# d+ m" b+ I" i2. 添加对称约束。
; s% t9 k! P& g l
# ~. S4 b6 q: @# a7 g0 _
C8 k8 y- x D4 Q) A# Y3. 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。' F' u6 T$ E& Y) A. x. a( r
' `1 [# d$ P+ U8 [7 k9 o1 F0 i: l5 H. c) P0 [
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。2 q" o! T8 I3 H; F
1 J8 f) e0 l7 f8 n- b+ `1 ^
% d0 z- o, A" i7 D1 p5. 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：
' L4 P8 s- E" e9 K, \' j 时间（秒） 套筒的动作 轴的动作
/ R% j* Q% b S 0～1 加热到900℃ 等待
! g V* o+ z" t( `# f 1～2 900℃保温 进入到装配位置
L) `# y2 c3 A/ ^ 2～3 降温到室温 等待
# c4 O; F2 o; t+ q+ q6 d" W% c
1 q+ f8 a" A; v$ G8 x9 i
2 c+ k( t! r$ c9 t: s% f3 s' O6. 给轴定义温度：室温22℃。, p1 Y3 y( `/ |1 v$ ?# d
8 O" k* C6 I1 G f$ Q+ ~
/ y+ U. E. \- @6 ?: o$ S% o( }7. 定义轴和套筒的接触条件。可以指定摩擦，此处未选。' j, P, h4 s, u7 u$ {5 O9 _
2 u' }2 I6 w4 h3 \3 e
( Z3 f' ?3 U4 e" j
8. 配置非线性分析的属性，把结束时间调整到3秒。
# w* Z0 n/ |; ~1 F0 u2 C, H$ c
! H" e R: c- e4 i
% a# C* R5 W V3 k% x2 Y
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。
+ V8 N Z& {6 N
. @/ w6 U6 V) n3 _
; u9 J+ T! Z! Q10. 运行分析。
7 Y1 a: h: { @" V, q4 Y3 l- d: Q
: Q( Q7 {5 R9 y' u. V
3 o7 l5 |( E) C" z5 D, [* e
三、检查结果
/ y! R* i/ C0 c& I# Q; X8 n. ^* G0 d$ G2 [
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。
. l% ?3 Z' _+ K# s* z4 t8 i$ o
. D4 @1 J, f' N Q3 Q( e$ Q: C! W& l7 a; \
2. 定义1秒时的径向位移图解。9 V$ G/ b+ }2 f! T) f* M+ W, P
0 u# V/ k3 E! C+ D3 K q7 Y4 Z
, `0 y: Z0 L `8 \
1 A6 u( u) C. c- y3 D& Q9 M4 H' Q- T9 r
! E* x# M8 z) k* h' W' L4 ?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。 , J7 ?( W+ q) Y5 u) v
0 N7 H( L8 Z( p: D+ y) \) ]5 \2 I9 T5 k4 p0 m! @7 n0 {
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。
7 p/ E8 a% J+ V" k% n( `
) w) l# \. a- S2 v0 c" v0 R& t
( l6 _9 e/ x6 H9 [( S* J9 [
( V0 w# Q6 o1 M. l! l5 { ]) K9 H; x4 T* Z t
5. 3秒时的径向位移图解。此时套筒温度降到22℃，装配完成。3 {1 E3 @! `+ e% m" H% I
; w7 }$ ~$ A: k$ i' Y2 E
' c, ?' E- N) N" ^: e4 l5 z# ^6. 3秒时的等效应力分布和径向应力分布。
7 C: _7 O) e @8 }+ {
: G. h' s) Y, P$ x2 m. Q* l' D6 g- O/ G5 q
1 F' d/ S9 ?: s, d4 b7 E
; l+ E1 S& ^" @( c3 C$ j
[ 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
