Ansys WB軸孔過盈配合仿真分析

2016-10-29 by:CAE仿真在線來源:互聯網

本期通過一個簡單實例來介紹怎么通過ANSYS Workbench有限元分析工具來模擬過盈配合。
問題描述:一個圓環與空心軸過盈連接,過盈量2mm(半徑方向)。求圓環與軸的最大變形,和最大等效應力。
1分析模型模型通過WB DM(DesignModeler)繪制。如下圖所示。從外到內,直徑依次是100、70、45mm。拉伸厚度為18、10mm。材料鋼。注意建模時:圓環的內徑等于空心軸的外徑。

2分析流程圖

添加了幾何模型和靜力學兩個模塊。

3接觸靜力分析模塊Static Structural會自動將所有低于某一特定值的間隙識別為綁定接觸(bonded),這需要自己手動修改接觸類型為摩擦接觸(Frictional);Contact和target分別為空心軸的外表面和圓環的內表面;然后添加摩擦系數這里設為0.2。然后輸入過盈量offset 2mm。(過盈輸入正值,間隙輸入負值) 接觸設置如下圖所示。

4網格這個幾何模型外形很規范可以將模型網格劃分得規則一些,以便提高計算準確性。方法:對這兩零件使用掃描方式劃分,發現效果并不滿意,然后再次劃分選擇兩零件的邊線進行等分80份。設置如下圖。

劃分效果如下:

注:由于該模型單元數量少,并不會給計算機造成多大的負擔,而且節點排列規則有助于提供精度。所以這里使用六面體網格單元是合理的。
5邊界條件將空心軸內表面固定約束。
6求解結果總變形云圖如下

等效應力云圖如下

通過隱藏零部件很容易查看到單個零件的力和變形。

結論如下:

空心軸最大變形為0.236mm 最大應力為5836MPa。圓環最大變形1.885mm,最大應力11478MPa。其中圓環變形加上空心軸變形之和為2.121mm與2mm很接近。復合變形協調條件,仿真結果可信。另外還計算了兩種情況:①過盈量3mm,驗證了圓環和軸的變形都變大并且兩者之和接近3mm。②將offset設置為-2仿真間隙配合情況,結果是變形應力均為零,符合理論情況。這里不給其詳細過程了,請有興趣的讀者自己驗證

開放分享：優質有限元技術文章,助你自學成才