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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。* ?8 }3 ]" k& r+ T6 s8 |8 D# P" Z% n
' r; x3 N3 b) ~: k0 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。3 P7 f; L, C8 g' H8 F8 G1 K
8 ]* A3 H8 d' s* e, A分析过程) I4 G) V$ I! a) {. p+ r" T8 W, _
2 N5 C r) ^9 Q0 R2 {$ X& _7 J<目录> 一、建模 二、设置算例 三、检查结果
1 Z. s1 l* h$ m( x% Y* }5 ?# t2 l
' p* i F$ o. Z$ c# m$ }+ `% `一、建模3 S! q- G8 L* @9 m
+ e. h$ x9 V1 H# k- I M" V1. 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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& m$ E n0 ~. S
2. 添加方程式:
( z1 I% d$ I. X4 \6 o. d2 n r=50 /轴的半径
& N9 I: o) y0 L( ]" K Q# v t=0.5 /轴和套筒的半径差,过盈量的一半& h0 Y0 C* F m2 y: L2 _! c! X5 G6 X3 j
h=t+10 /套筒的厚度0 q: D% \2 A& C( o W Y% K7 |1 q
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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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. @# X) R" s2 }% Y: n
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。$ r: s# I$ b( r/ e: b' M5 u
6 i* t! }) b8 s0 f0 U, b2 W$ A; ?4 ~* S2 w
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。( {' t) C, t- C, I- K7 b: v
" Z/ w' x! v* w; l u1 p5 \2 O: A' M; t0 D! g5 s
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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( V% C: I$ k; p q
3 ^0 P5 W5 m2 `8 A1 v" x, [3 W* \4 l6. 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。
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" `3 a1 H% R- S. Q( l, \1 v$ B
* D. L2 |$ L8 ~" B3 O8 H& f+ |0 S( v7. 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。" N( K* L5 u- _ ^! L$ C3 p7 U
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; o4 t$ |- W* A; \1 q二、设置算例
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1. 添加新算例,实体网格,非线性。命名为“冷缩套合”。5 \. J( i& [9 M) Y* K
9 F0 z" v' Z" C( h8 D5 G* b3 D4 i: M1 b1 Q
2. 添加对称约束。' [( p+ Z4 ~! v6 v0 ]/ M5 L/ \
, D5 @" E7 |/ y. h5 g5 X
! q' e+ N' G# {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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. J- F( n, f$ t. \& _4 I4. 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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8 u2 k- u- d; t. J# u, ?) c, c. k* r( _2 n( v- X( I
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:
( b" h/ Z( K+ ?/ b 时间(秒) 套筒的动作 轴的动作" V4 e0 H5 L& d. X; X q2 q& v, X
0~1 加热到900℃ 等待
$ ]7 Q+ Z. G9 z 1~2 900℃保温 进入到装配位置8 p3 E8 d+ N' s2 J* U8 T; a v9 A
2~3 降温到室温 等待' x0 G+ B# X @; s
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. ~" p6 I' z& {" G+ ~5 M- ]6. 给轴定义温度:室温22℃。
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8 q1 l1 [6 t8 L) i9 `" k. \
1 G' h& v+ l1 Q6 P7 r: o7. 定义轴和套筒的接触条件。可以指定摩擦,此处未选。0 P8 D) l. |1 E
4 L& p9 _1 i' c, y; Y' y7 V, m- k6 l; p8 O6 h
8. 配置非线性分析的属性,把结束时间调整到3秒。" R. a/ v& ^$ w0 u
7 ~' C5 o. @; y6 ]2 C( f! r; ^" X3 k. C4 K" i! D
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。. N/ n; d) f' c8 m
; n3 y! J; {" ]6 w! ~1 C5 O( p0 q
: I. b# q* r( P& i8 c5 Q2 Z+ d1 M& b10. 运行分析。
, s0 J1 a: F' ]5 h) ]
0 J- z# `" f' z8 s: s/ Z
: l- K. F* r G三、检查结果$ ]5 }0 {9 ^" J- I6 x" B, K
* w, h1 O% }" h$ j' ]7 |* ?. F
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。1 R% H. j7 ~) Q2 U2 i
& g' c& X0 L8 J- r
: t- K- F& ~5 ~
2. 定义1秒时的径向位移图解。, {7 z/ C6 o' m
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6 j* ^! o& _, q9 r( d2 _! p3. 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。
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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。
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5. 3秒时的径向位移图解。此时套筒温度降到22℃,装配完成。0 R1 J2 R( c. M6 \5 T
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6. 3秒时的等效应力分布和径向应力分布。
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[ 本帖最后由 tigerdak 于 2009-4-2 15:25 编辑 ] |
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