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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。0 R- S# ` u! G
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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。
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分析过程
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5 I! r4 Z ^ D<目录> 一、建模 二、设置算例 三、检查结果3 ]5 l S( j6 E- n$ U
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一、建模. P$ f1 D2 a9 q2 f. c$ f
, W( t" Y0 y4 j8 \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”。
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4 d+ k, ^. v! P; A
0 j: \& @; R* M+ b7 m2. 添加方程式：1 |" @- k$ f. v$ \" _ | m( Q3 J# h
r=50 /轴的半径* U9 L" U; A! E# m5 M
t=0.5 /轴和套筒的半径差，过盈量的一半0 W# G6 c7 e/ s+ U
h=t+10 /套筒的厚度
- H! a; v* b q; J: u W# t 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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* {- T1 L" o1 f* r# U* N3 C: |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。
( C) O, X% z9 I: O: a! h 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。" w+ M7 f7 A& K4 g5 O# d$ W
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; B+ S- {! L2 _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。$ H- Q. }( D1 S
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" O. G" }) v2 M5. 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。 k T7 Q$ |! g/ D Y
+ ^, p0 p m$ E$ s$ f/ P/ h( A
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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。) x6 r/ j$ ]: {; B8 B- z: {
! }& I9 J$ I. A3 L3 P
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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。$ E9 V8 p4 @" C* O) x) o, W% P" i8 \
& M6 t5 m! p2 O; ]: Q; Y* A8 C c# d6 L6 ~( p2 @* k/ \4 `
二、设置算例" B8 T; v5 y& m) q
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1. 添加新算例，实体网格，非线性。命名为“冷缩套合”。
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2. 添加对称约束。
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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。
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9 d1 y6 x! o- e0 }5 y
4 A3 [7 d$ }! t4 ?5 u- \6 N4. 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。; g5 Y8 g0 I2 e$ [9 h6 W
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5 c2 f' r; G$ _! [% B. n( R u5. 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：
" z3 N6 y& M9 H% H$ A# n 时间（秒） 套筒的动作 轴的动作5 w5 W( a7 s/ ]$ \" r9 G7 r
0～1 加热到900℃ 等待
9 P0 s. y: `: Z( S( V* p 1～2 900℃保温 进入到装配位置
6 L; l6 d; N: k% h; F, S5 G# q 2～3 降温到室温 等待
! O, w, j. y4 p2 y
/ o0 Y% z/ Y& i7 {- K* ]" Q @
7 K: ]4 C6 _& i& R% n$ O
6. 给轴定义温度：室温22℃。* s% v) t [$ K" _2 [+ E, Z
, R) p# f4 L, r5 H" ?6 {: X
, B: v/ l! ?. i" Y% t8 Y
7. 定义轴和套筒的接触条件。可以指定摩擦，此处未选。# ]; ]: }1 d0 c3 @
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8. 配置非线性分析的属性，把结束时间调整到3秒。) |! a Z+ }* r2 e9 T: G' C. T
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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。
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; O4 h! D% R6 A% i6 i! X0 {10. 运行分析。
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! ?) U3 A" q/ a! e1 i6 z G
: r# s" ~* }2 j0 u; k! w
三、检查结果5 Z( v5 r) |$ w& }! g$ U& A7 L
- `2 n2 ^+ |1 F, `$ w1. 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 o, c6 e9 I+ ?- o" d
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9 G D5 C( `5 `7 \8 @1 {& K b2. 定义1秒时的径向位移图解。- `$ i$ k$ ]" Z8 Q) B
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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。 9 b4 Z0 b2 B7 J6 ~- k
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0 J& w6 V5 S9 t; S7 x4 [ G, ~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。4 z) z0 I' }& H4 G
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l2 R6 T( d8 |) j. j) Y5. 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。- q4 ~9 C. g4 K1 ~0 N3 ?
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[ 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
