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SW-Simulation教程 第四章 冷缩配合,长沙凯士达信息技术开发有限公司 CAE工程师:谢莉,学习内容,对称约束的运用 分析冷缩配合装配体 使用eDrawing格式给出分析结果 在“什么错”的帮助下查找问题 使用解算器选项消除刚体模式,知识点,对称约束 利用对称约束可简化模型，减少分析和求解时间 对称要求几何体、约束、载荷及材料属性是对称的。,知识点,对称约束 对称和镜面映象是相同的。然而对于边界面是用作镜子来想象的，这样所映照出的图像会成为什么样子是很容易弄明白的。现在对有关对称于y-z面的情况来作说明。,知识点,X方向的位移约束,X方向的位移约束,Y方向的旋转约束,Z方向的旋转约束,对称约束,知识点,实体网格,对称约束,知识点,对称约束 对于壳模型，对称要求应防止与对称基准面重合的面沿法向移动和相对于其它两个正交方向旋转。 注意:不能直接使用对称约束，因为对称约束只能作用于面，需手工添加。,知识点,接触应力 两个接触物体相互挤压时在接触区及其附近产生的应力。 机轮、滚动轴承、齿轮和凸轮等零件，在较高的接触应力的反复作用下，会在接触表面的局部区域产生小块或小片金属剥落，形成麻点和凹坑，使零件运转噪声增大，振动加剧，温度升高,磨损加快,最后导致零件失效。因此设计这类零件时，必须考虑接触强度，包括接触静强度和接触疲劳强度。,案例分析,项目描述 一外径为2.391的轮子承受一内径为2.382inin的轮毂的压力 目的：求出von Mises应力 Hoop（圆周向）应力 接触应力,轮子,轮毂,案例分析,关键步骤 对称 压缩特征 使模型稳定 定义接触 图解显示结果,教学案例,分析流程 选择模型的1/8部分进行分析 压缩圆角特征 创建静态算例 设定选项 单位设定为：（IPS） 材料属性 Hub:普通碳钢 Rib：合金钢 对称约束 选择各对称面,教学案例,分析流程 消除模型的刚体模式 对称约束的施加后，模型仍可沿轴向运动，因此它还具有轴向的刚体运动。为限制模型刚体运动，需添加约束。 使用参考几何体 参考基准面 参考轴 模型面 模型边线,教学案例,分析流程 冷缩配合接触 在没有外力施加到模型的情况下，冷缩配合也将在零件中产生内部应力。这些零件在起初都具有干涉。 划分网格 运行分析,教学案例,分析流程 图解显示von Mise应力,教学案例,分析流程 在局部坐标系中图解显示结果 SX径向的应力分量 SY周向的应力分量 SZ轴向的应力分量,教学案例,分析流程 SY_圆周应力,教学案例,分析流程 SX接触应力,教学案例,分析流程 CP接触应力,教学案例,保存图解 结果保存所以图解为eDrawing、JPEG文件,教学案例 带软弹簧分析,软弹簧 本例中冷缩配合接触条件的所有载荷都是平衡的。然而在有限元分析时，一个小的精度问题，数值错误或网格布对称都会使模型在轴向产生不可控的刚体运动，在这种情况下课通过软弹簧选项来稳定模型。,教学案例 带软弹簧分析,分析流程 创建新算例 压缩轴向约束 选择软弹簧选项来稳定模型 “属性”“使用软弹簧使模型稳定”，同时选择“Direct sparse”解算器 运行分析,学员也可尝试“惯性卸除”选项来分析 惯性卸除通过添加人造平衡来消除沿着无约束方向的载荷 重力、离心力或某些热力载荷已定义时，该选项不应当用稳定分析的目的。,注意：只有当模型是自平衡的，或外部载荷的净值很小时，软弹簧和惯性卸除方有效。,总结,关键步骤 对称：判断模型是否对称 压缩特征：压缩对分析没有影响的特征 使模型稳定：消除刚体运动 定义接触：冷缩配合 图解显示结果；圆周坐标系,课后练习（链扣）,项目描述 求解链条中力与伸长量之间的关系 关键技术 对称 刚体模式 软弹簧,课后练习（链扣）,操作步骤 打开文件“Roller Chain” 切换至配置“Link-full-soft springs” 应用材料：AISI 304,课后练习（链扣）,操作步骤 添加接触（24个面） 在每个相同的链扣组件间的接触为【结合】 （8） 在内部链和外部链之间的接触为【无穿透】 （16）,课后练习（链扣）,操作步骤 添加接触 全局接触：结合 查找相触面组：无穿透 删除8组接触面,课后练习（链扣）,操作步骤 施加载荷 4个面，添加200N载荷 边界条件 理论上来说，这是个自平衡系统，不需要约束。在此使用软弹簧使模型稳定，Direct sparse 划分网格 运行分析,课后练习（链扣）,操作步骤 显示位移图解 模型在拉伸的同时还存在旋转 旋转的原因： 网格并不完全对称 模型在空间上没有固定,课后练习（链扣）,操作步骤 显示应力图解,课后练习（链扣）,操作步骤 （算例2）采用轴向对称的约束求解该问题 复制算例 修改载荷 编辑载荷，使作用力只加载到一个方向 添加夹具 对移除力的面加载一个【滚柱/滑竿】的夹具，约束模型在X方向的位移 划分网格 运行分析,课后练习（链扣）,操作步骤 （算例2）采用轴向对称的约束求解该问题 图解显示位移 因为现在只有一个方向的位移，故位移的大小为上一算例的两倍。且这次不存在旋转位移。,课后练习（链扣）,操作步骤 （算例2）采用轴向对称的约束求解该问题 图解显示应力 要获得精确应力的结果，需细化网格，提高应力质量,课后练习（链扣）,操作步骤 （算例3）细化网格 复制网格 细化网格 高品质，网格单元1mm 查看网格 网格节点超过90000，求解时间过长。,课后练习（链扣）,操作步骤 （算例4）使用对称约束 对称性分析,课后练习（链扣）,操作步骤 切换配