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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。
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5 d) r6 d0 O& x! B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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0 E! @6 M' i! ?' ^3 \! B1 b1 `分析过程
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<目录> 一、建模 二、设置算例 三、检查结果
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一、建模+ ?7 r: W9 A/ x. V+ b: s& |5 p
4 T$ C* I& V4 v# U/ a* A& x1. 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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. d& {% l5 y. I: A: [0 z3 s' [- z% e# y$ i0 C- f" t& k
2. 添加方程式：
/ @8 `4 X, z4 i r=50 /轴的半径! K" ~! w8 l+ J$ x3 z
t=0.5 /轴和套筒的半径差，过盈量的一半
- ~( k& p$ S3 a% R. v/ u h=t+10 /套筒的厚度
0 L' k% Y. n, C: b2 w 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。
6 w: _0 [6 ]; o 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。
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( P) _' S9 P* u* `- s9 {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。+ m, C, R% D q1 }. [& V
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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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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。# F: A0 y# w* x# K" ?
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5 x- w- h7 |# R: i0 s# ?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。; s0 R! q0 e0 _" M) c
( }! q& I9 K. m/ ~( u! B
' T( p! Y. w# _$ v9 N- k二、设置算例- L1 ?1 ^7 }* w; G/ ]0 k5 s
6 j" R& O- i. e2 F+ g1. 添加新算例，实体网格，非线性。命名为“冷缩套合”。& I1 ]! r9 W! W! o. W
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/ v+ C( C6 y2 E* D& D8 C, i2. 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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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。7 I- \: W7 t' U' m
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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：- C' k$ o& H, P! {4 O7 {
时间（秒） 套筒的动作 轴的动作
/ Z5 e/ P7 m: m' _4 ?5 ^ 0～1 加热到900℃ 等待
7 v5 j6 K: b2 W4 b% @$ [% O2 f. C, Q+ O 1～2 900℃保温 进入到装配位置
. h+ }5 T# F1 K; |/ u9 E+ v 2～3 降温到室温 等待& C c* j- J" q
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' V: L7 t9 ~- V1 S6. 给轴定义温度：室温22℃。' ~+ s2 t+ j0 p- m
( Z: Z9 R" n( \% U* @3 M5 _/ z
5 m+ C6 z* [2 j7. 定义轴和套筒的接触条件。可以指定摩擦，此处未选。1 W) b4 }9 z' E8 [( B3 V
1 g" }3 H; }* H' J* Y2 q+ T% Y! Z
) H9 y* c$ g X4 V/ U9 F5 z# E8. 配置非线性分析的属性，把结束时间调整到3秒。& L8 V8 N( F- E7 Y5 t; z& {
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" E( _' |5 {! u6 T6 ~; ~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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0 o+ q( V2 X3 O n: r9 y" s0 V10. 运行分析。; C$ e! S$ O7 G: V" s! ~
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) C7 T7 J" J8 ?/ p0 T1 M% [0 x" J三、检查结果
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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。
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2. 定义1秒时的径向位移图解。
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7 t3 d5 G" s( h' Z; m3. 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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: a' b" B5 u+ D0 a) A- Q7 _, y4. 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。$ ?0 R4 {. W/ W9 O3 D
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6 g! K0 _% j: ^" v: z9 k5 B- v5. 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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& R$ F1 a* Y0 ?1 T6. 3秒时的等效应力分布和径向应力分布。
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$ @5 U: F" \5 [8 M[ 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
