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过盈配合的应力分析
概述
接触问题分为两种基本类型:刚体——柔体的接触、柔体——柔体的接触。在刚体——柔体的接触问题中,接触面的一个活多个被当做刚体(与它接触的变形体相比,有大的多的刚度),一般情况下,一种软材料和一种硬材料接触时,问题可以被鉴定为刚体——柔体的接触,许多金属成形问题归为此类接触。另一类,柔体——柔体接触,是一种更普遍的类型,在这种情况下,两个接触体都是变形体(有近似的刚度)。
在涉及到两个边界的接触问题中,很自然把一个边界作为“目标”面,而把另一个作为“接触”面。对刚体——柔体的接触,“目标”面总是刚性的,“接触”面总是柔性的,这两个面合起来叫做“接触对”。
2、
问题描述
当轴与孔有过盈配合时,因为轴比孔稍大,这样它们之间由于接触就会产生应力应变。
材料性质:EX=30e6(杨氏弹性模量)
NUXY=0.25(泊松比)
f=0.2 (摩擦系数)
几何尺寸:轴半径 R1=0.5 长 L1=3
孔模型外圆 R2=1.5
内圆 R3=0.45 长L2=2
问题分析
由于对称性,可以只取模型的四分之一来进行分析,并分成两个载荷步来求解。
第一个载荷步是观察轴接触面的应力;
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第二个载荷步是观察轴拔出孔的过程中的应力、接触压力和反力等。
一、建立模型并划分网格
1. 定义单元类型
2. 定义材料性质
3. 生成模型
4. 体分解操作
5. 划分网格
二、定义接触对
1. 创建目标面及接触面
2. 设置接触面
3. 接触面的生成
三、施加载荷并求解
1. 施加对称位移约束
2. 施加面约束条件
3. 设定第一个载荷步并进行求
4、解
4. 设定第二个载荷步并进行求解
四、后处理
1. 设置扩展模式
2. 读入第一个载荷步的计算结果并显示应力云图
3. 读入某时刻计算结果
4. 选择单元
5. 接触面压力云图
6. 读入第二个载荷步的计算结果并显示应力云图
五、小结
接触问题是一种高度非线性行为,需要较大的计算资源,为了进行有效的计算,理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。
接触问题存在两个较大的难点:
1.在求解问题之前,不知道接触区域,表面之间是接触还是分开是未知的、突然变化的,这些随载荷、材料、边界条件和其他因素而定。
2.大多的接触问题需要计算摩擦,有几种摩擦和模型可供挑选,它们都是非线性的,摩擦使问题的收敛性变得困难。