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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。3 l7 `! d( v* z6 K% U  }/ C; C! B$ f
" }5 W& Q0 F: T9 y6 M- ]2 E
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 ~9 l6 n* ]% n- V# }# t# Y9 t+ u
6 {% g2 B3 _' m) C
分析过程
4 t9 G$ I* K8 ^( v' D* A! ^0 o. O: D9 i% V3 l
<目录>    一、建模    二、设置算例   三、检查结果0 m9 T+ q5 q' ^& V0 `

$ a- i3 e# T. Y: k3 P一、建模
( c& ?! c8 X; V. v
$ ]' C6 c9 }) I$ c9 \! }' j1. 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”。. W9 [& ^- S$ O5 u2 \
    01.jpg 6 d+ S, `* b+ x4 P
/ j. i1 O0 J4 l! k- D
2. 添加方程式:* R+ N) z0 G% \# e6 U( h
    r=50  /轴的半径
0 E% T5 }0 r" ]1 U- }: ?3 ~# y0 W$ k. m    t=0.5  /轴和套筒的半径差,过盈量的一半
& h5 F% }% `4 W2 \3 @* D& P    h=t+10  /套筒的厚度0 w+ n  I& F/ w: w; U4 Z# [6 O
    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
2 `" Q! `. I& E9 W
9 z. b$ d- W# c! n5 }- W* r3. 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。6 }4 s6 ^9 F4 u) g
    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。
4 d) H9 u7 b: h) E& C/ n    03.jpg
2 c6 w; P, R& O8 t- z$ i
7 Y% W( N, m& ?" E* D4. 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。  s& O4 d$ ~# q
    04.jpg ) f9 w) a3 s  W! E
+ N& }. J) h2 O) 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。
7 V5 }$ p2 _1 D) |$ T" ^) Q    05.jpg
0 A6 Q3 J! Y0 V- x- B! n4 E
$ s& F  J3 ~( M8 t% i1 h1 A6. 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。
  H2 J6 o: L# H( n# R6 K9 ]% K    06.jpg
  C# B1 w& W7 \: k6 M, L
% n4 E1 u  D" h) c( C7. 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。
# i; w7 F, d/ b1 e. g1 W- Q5 q    07.jpg
1 U" Z( d% H4 [4 x* M( \  m) M+ x5 M. [, P6 B0 j$ I1 D" J& d- E
二、设置算例* S5 i4 V& l3 h, P
( }& M8 t& i0 n: b
1. 添加新算例,实体网格,非线性。命名为“冷缩套合”。
2 N- H. O, x. I6 l* j3 x    08.jpg
2 a, M1 v4 i3 [* m3 I
. _4 u) \7 D2 U2. 添加对称约束。
3 m, g' ^% G1 k0 z. z5 C- g    09.jpg
' o& e/ D( \4 L9 M8 ]9 n* `+ m" W$ N2 k: X! E
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。
, n# e4 S! X/ {5 n: c    10.jpg
# L: i' w+ \4 Q: s7 C* Y  b) T$ y$ o2 Y! @  a" }( `
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。! u: s$ F' M2 |  r# _
    11.jpg % _$ r/ t0 M3 H+ h
7 D( Q/ v5 A0 d& }/ H) t: Y) Z7 m
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:# |" o% b# l) x3 K, H9 [9 k) w% H
    时间(秒)  套筒的动作        轴的动作0 i: x& D- G/ H2 h& d, v
        0~1        加热到900℃         等待
$ ^" e/ k, X# E% x1 g5 M5 t! b8 u: N7 ^        1~2        900℃保温         进入到装配位置9 ?4 |" }8 a$ e
        2~3        降温到室温           等待
: F0 |& r* j8 ?    13.jpg 9 x+ |6 c; Z3 M

4 M  m, |/ g  D; Z8 n6. 给轴定义温度:室温22℃。
- g% K3 O, W: K+ j' X, ^' w    14.jpg 7 ^8 e' D& w4 H3 w
4 q! R+ U7 }4 [; p. W7 n
7. 定义轴和套筒的接触条件。可以指定摩擦,此处未选。$ C7 t- a* n% x2 K! J
    15.jpg 8 {# d. A: g. D

! L$ g8 s  x( K7 t. y9 ~  ?8. 配置非线性分析的属性,把结束时间调整到3秒。" |- ~1 b( Z2 `* u5 I2 Q
    16.jpg
( \% F+ D5 Z% t# D$ L" Z" ^2 h5 a$ E+ o
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。. j! g* @3 F8 I
    17.jpg
  `; q( |0 ^% P0 G: I
& ~3 u7 H3 y. A% Z- o% \* D; t10. 运行分析。7 f& S6 U" ^0 Y8 w# H/ ]& ]
    18.jpg
3 C4 l- B1 I" n) Y: M  V5 H" t1 e2 Y8 h0 Y. k: E/ b# ~
三、检查结果, ?7 W0 X2 R3 C) B; x0 r* o

& s: g, w. F& X4 w0 g" w7 U. F1. 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。. j% i6 i& X: O- }" N
    19.jpg
5 A+ ~* b+ A- }4 Q2 {  t+ Q
5 S1 I* _* B% X$ h2. 定义1秒时的径向位移图解。
. d+ ?5 z3 F/ O9 [" h5 T7 I    21.jpg $ k: l) z, D) j

' D/ X6 }; X2 I* V% r    22.jpg 3 s1 O' |1 \; P# Q

# O3 ^; K; e, f3. 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。    % `# M* }6 f2 m. G
    23.jpg 6 [9 ~4 h* s0 O

/ {  }# E5 e+ o; M% |- e# g4. 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。
* L$ x, d4 }/ U* M5 K    24.jpg
0 ?; n- P/ D2 ~4 `2 M1 L6 P/ x9 Z9 e! Y" Z
    24_0.jpg
! c! h# b* M' j0 I6 X+ r3 Q3 _. M  c; N( u) L
5. 3秒时的径向位移图解。此时套筒温度降到22℃,装配完成。  q! U9 K3 |; c* r
    26.jpg 6 w6 ~6 E; Z+ J2 q& m
, x- d2 r* R; L- V: k
6. 3秒时的等效应力分布和径向应力分布。
& O& x: d2 A, b4 N2 n; B3 K1 v    27.jpg 2 |1 u7 P1 A! N& E
, Z: r8 I5 z" J% l4 {8 }. P/ w  ~5 E
    28.jpg
- m6 l, c. F" _' n  O8 r1 [
& R/ n0 m# l, n& N' G. l; k2 P[ 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
- ^/ @) \* H) {" N4 x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。
+ g0 g: R9 t1 B( z8 P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!
/ \0 Y6 G9 `  t3 G 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 2 t1 Q/ A3 s/ c

1 @4 ?* G* D! l42# lyh020209 7 Z' |1 \% P5 H; O0 U
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。9 h& G0 t0 q& b
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。
; {+ V& o7 D8 B3 `$ I; Q) u" d' v
请安装安全装置。
3 D/ t0 V* c6 R! ~8 h; v. k
按OK键confinue。 " r4 k7 M& Y( H7 \% F# H' T" [1 p
按取消键退出从程序”,再次麻烦楼主帮看一看,谢谢你啊
7 b0 X+ Q3 @0 u& I' J; S
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。 ! Q+ @3 K1 ^5 r
请安装安全装置。
8 o2 L- s' e1 o# ]+ h( S/ _按OK键confinue。
: G- N8 M! M7 R, T8 m$ x7 @: d...
& r1 y- K+ m$ T4 n! ilyh020209 发表于 2010-1-21 11:28 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
) u, P! g3 W& u  u( |8 o
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 - _) u; V- ?3 a7 n, _* _

- K- A3 ?: `% ^) ?) k& C50# tigerdak / ]% c3 g* c" `* _3 J* T
0 m! g. W; R/ S& L
终于成功了!呵呵 真高兴。
; I- V! `  e3 `" d2 E+ W. Q! V! 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
# S7 \+ b8 ?7 d! ^结果如图: 分析.JPG
0 X) B, m( L9 v/ J$ K; N3 \. D 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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