Ansys WB軸孔過盈配合仿真分析

2016-10-29 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

本期通過一個簡單實例來介紹怎么通過ANSYS Workbench有限元分析工具來模擬過盈配合。
問題描述:一個圓環(huán)與空心軸過盈連接,過盈量2mm(半徑方向)。求圓環(huán)與軸的最大變形,和最大等效應(yīng)力。
1分析模型模型通過WB DM(DesignModeler)繪制。如下圖所示。從外到內(nèi),直徑依次是100、70、45mm。拉伸厚度為18、10mm。材料鋼。注意建模時:圓環(huán)的內(nèi)徑等于空心軸的外徑。

Ansys WB軸孔過盈配合仿真分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片1

2分析流程圖

Ansys WB軸孔過盈配合仿真分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片2

添加了幾何模型和靜力學(xué)兩個模塊。

3接觸靜力分析模塊Static Structural會自動將所有低于某一特定值的間隙識別為綁定接觸(bonded),這需要自己手動修改接觸類型為摩擦接觸(Frictional);Contact和target分別為空心軸的外表面和圓環(huán)的內(nèi)表面;然后添加摩擦系數(shù)這里設(shè)為0.2。然后輸入過盈量offset 2mm。(過盈輸入正值,間隙輸入負(fù)值) 接觸設(shè)置如下圖所示。

4網(wǎng)格這個幾何模型外形很規(guī)范可以將模型網(wǎng)格劃分得規(guī)則一些,以便提高計算準(zhǔn)確性。方法:對這兩零件使用掃描方式劃分,發(fā)現(xiàn)效果并不滿意,然后再次劃分選擇兩零件的邊線進行等分80份。設(shè)置如下圖。

劃分效果如下:

注:由于該模型單元數(shù)量少,并不會給計算機造成多大的負(fù)擔(dān),而且節(jié)點排列規(guī)則有助于提供精度。所以這里使用六面體網(wǎng)格單元是合理的。
5邊界條件將空心軸內(nèi)表面固定約束。
6求解結(jié)果總變形云圖如下

等效應(yīng)力云圖如下

通過隱藏零部件很容易查看到單個零件的力和變形。

結(jié)論如下:

空心軸最大變形為0.236mm 最大應(yīng)力為5836MPa。圓環(huán)最大變形1.885mm,最大應(yīng)力11478MPa。其中圓環(huán)變形加上空心軸變形之和為2.121mm與2mm很接近。復(fù)合變形協(xié)調(diào)條件,仿真結(jié)果可信。另外還計算了兩種情況:①過盈量3mm,驗證了圓環(huán)和軸的變形都變大并且兩者之和接近3mm。②將offset設(shè)置為-2仿真間隙配合情況,結(jié)果是變形應(yīng)力均為零,符合理論情況。這里不給其詳細(xì)過程了,請有興趣的讀者自己驗證

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