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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。4 h7 o, O x4 w1 ?, H
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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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4 l1 q$ _& [( e2 x @0 Q: w- D分析过程$ P, F; C; y/ X7 n5 F( S0 N. V( d* g2 ^
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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! J0 w* ^6 Z2 P/ b7 f# v1 f9 y
# p3 A0 U/ a# l4 E. `/ Y1. 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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/ b9 O2 S4 v$ c8 z. ]6 |& J* ?5 d; m( w- {& T8 ]" {
2. 添加方程式：0 S0 f" p% c2 @3 E2 d. r6 E/ N) K! q
r=50 /轴的半径
6 L; b6 x3 D" C+ H" U3 L t=0.5 /轴和套筒的半径差，过盈量的一半* h, {4 J5 s+ O4 M9 q3 m0 h
h=t+10 /套筒的厚度1 k) z* B/ A# h) b( m
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。
4 {: k- ?3 u( O0 a( m8 r 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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' {, h, i: f. t* h( l4. 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。; V6 \) r3 O+ w6 ^- t8 j' f) C
+ j9 f' B' b( t9 R1 G! G/ z8 I0 `
% [1 s! F& [. R3 ~& L5. 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。4 ]" ?3 e: l) T0 P; _
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( c9 O; ^ V) I# N+ `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。- M, p8 {2 b T$ O
* B9 g9 X. N8 K) Y) ^" u! u3 b6 g4 B; z S6 I+ S4 i
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。
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8 v/ {9 Q8 R# N/ `) W9 J' D+ t二、设置算例5 E1 W7 Y- D+ @# J
4 B8 A9 @1 o0 I. ]; b( r. ~. M' e1. 添加新算例，实体网格，非线性。命名为“冷缩套合”。
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, h+ Y8 d' V% V9 c# \2. 添加对称约束。4 ~# O2 U9 S2 A+ M$ G) ^
# ]; u! |- D; O0 H: Z6 H' m- M _
+ O c$ s! t4 v; C
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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! O/ h) P, I2 j- O9 c4. 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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: d7 W1 P+ E/ A! _; o/ @9 a5. 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：8 v4 D; D C0 w5 T$ [
时间（秒） 套筒的动作 轴的动作
7 X0 J) i3 x8 V. ~; M5 }8 x2 Z 0～1 加热到900℃ 等待- b$ j, I6 F" e0 d4 l0 n; K
1～2 900℃保温 进入到装配位置$ h# C- I. g/ f/ Z9 z0 w- p8 D: {
2～3 降温到室温 等待
% } e8 o, c0 \+ g: ], M, z
, [0 \" O! y: V1 z# m
8 l. d4 x- o: N: d0 o& b6. 给轴定义温度：室温22℃。7 u* ^7 t0 k3 ~ o& D; L
- B! @; v. d5 j. |) W$ E+ @
J9 |# d, b" L7. 定义轴和套筒的接触条件。可以指定摩擦，此处未选。: ~- a4 S$ w4 s2 D
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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。# Z: q) Z- ?6 e) D( Y7 N6 x
& c4 K; m8 @) s1 m# N# n$ Y, q; Y, U0 ]4 G @ l
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。& O; W, m% K3 C% r
, b+ W0 a5 T$ S# f: k( A
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10. 运行分析。
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& D @4 d/ f9 h8 b
' G7 y' x# I. S, @: j5 l三、检查结果
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. r3 I( H6 R3 T8 g7 e! M1. 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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: h8 K% _# e# _& c- y3 N! d5 j# Q1 Q2 g( g; H
2. 定义1秒时的径向位移图解。
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; K, X1 }2 f6 i, k$ ]1 Q0 p4 \+ o
( w6 ^1 d' n0 h6 z6 q
$ s* G7 ]; p" [. e/ z& M! Q3. 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 Z' r J; \ A# ^" H! x: Q3 I
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$ X) N) _) w/ a: }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。9 T6 a( U- @ ^3 c9 M
4 A8 P1 {. p8 M3 `6 b5 N5 {) i4 m n' c
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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。4 F+ V- h6 T9 E V! P; _# Q: p. c
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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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+ I) d) q" N- J0 V- N4 b! c[ 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
