轴销接触问题分析讲义.ppt

过渡配合与轴销拆卸接触 概述 问题说明 问题描述 几何建模 定义材料特性和单元类型 生成网格 确定求解准则 载荷步1 载荷步2 后处理 1.1问题说明 适用的ANSYS产品：ANSYS/Multiphysics, ANSYS/Mechanical, ANSYS/Structural, ANSYS/ED 难度等级：中等 交互操作实践：45 to 60 minutes (包括求解 15 to 20 分钟) 训练目标：结构分析 分析类型：非线性准静态 使用的单元类型：SOLID185, TARGE170, CONTA174 验证的ANSYS特性：固体模型，布尔操作，对称边界条件，柔性面间的接触， contact wizard，自动时间步，多步载荷，轴对称延伸，动画，时间历程后处理器，求解控制对话框 适用的已有帮助文件： Contact in the ANSYS Structural Analysis Guide, SOLID185, TARGE170, and CONTA174 in the ANSYS Elements Reference. 1.2问题描述 这是一个钢轴销与底座上的光滑销孔接触的三维分析。因为模型内在的对称性，可对该对称模型的四分之一进行分析。可定义两种不同的载荷步。 第一载荷步的目的是观察轴销静配合应力，它在几何上比销孔大。第二载荷步的目的是观察由于轴销从块体中拆卸运动形成的应力、接触压力和反作用力。 1.2.1给定参数 模型的几何尺寸如下： 轴销的半径PIN = 0.5 units, 长度 = 2.5 units. 底座宽度 = 4 units, 长度 = 4 units, 深度 = 1 unit. 销孔半径 = 0.49 units, 深度 = 1 unit. 两固体均由结构钢制造 (刚度 = 36e6, 泊松比 = 0.3) 且假设为柔性体。 1.2.2. 方法与假设 四分之一模型适于模拟接触现象。这里用两个载荷步建立分析过程： Load Step 1: 过渡配合 –求解没有附加位移约束的问题。由于其几何特性，轴销被约束在销孔内。 因为目标(pinhole) 和接触体(pin)表面 之间的不匹配而产生应力。 Load Step 2: 拆卸Pull-out – 在连接的节点上用DOF位移条件将轴销 移出块体1.7 个单位。 明确地调用Automatic Time Stepping以产生收敛解。在求解过程中每10个子步读取一次结果。 1.2.3. 步骤概述 运用问题描述中的内容和如下的操作步骤作为指导，可自己求解该问题. 或者,通过选择step 1的连接使用详细的交互式逐步求解. 注意： 1, 为运行指南，需要至少64MB 的全部存储工作空间，可能更高 (100-200 MB). 在开始运行指南之前, 按如下方式检查存储空间: 2, Utility Menu List Status Configuration 3, 滚动条拉到 MEMORY STATISTICS 标题，读取所需要的初始工作空间的 MB 数. 4, 如果该数值可满足，则执行指南. 如果数值太小，则不存储改变而退出 ANSYS, 重新起动 ANSYS, 在选择Run之前，在 ANSYS 交互式对话框中输入全部工作空间所需要的适当的数值. 步骤 建立几何模型 1. 生成底座. 2. 生成目标表面. 3. 生成轴销. 4. 生成四分之一对称模型. 定义材料特性和单元类型 5. 定义材料. 6. 定义固体单元类型. 生成网格 7. 划分固体网格. 8. 为图形显示，光顺单元锐边. 9. 用 Contact Wizard 生成接触对. 指定求解准则 10. 在四分体上施加轴对称约束. 11. 在底座上定义边界约束条件. 12. 指定为大位移静态分析 （续） Load Step 1 13. 定义过渡配合分析选择项. 14. 求解载荷步1. Load Step 2 15. 在轴销上设置DOF 位移. 16. 定义拆卸(pull-out)分析的选择项. 17. 将结果写到文件中. 18. 求解载荷步2. 后处理 19. 将四分之一对称模型延伸到整个实体. 20. 观察过渡配合的应力状态. 21. 观察轴销上的中间接触压应力. 22. 观察拆卸后的应力状态. 23. 动画显示轴销的拆卸. 24. 对轴销的拆卸画出反作用力. 25. 退出ANSYS程序. 1.3. 建立几何模型  1.3.1. Step 1: 生成底座 通过指定XYZ坐标产生矩形固体底座。 1, Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Volumes- Block By D