基于ANSYS Workbench的軸承內(nèi)外套的接觸分析

問題描述

軸承外套外半徑為30mm,內(nèi)半徑為15mm,另外一端為20mm;軸承內(nèi)套外半徑為17mm,另外一端為12mm,而內(nèi)徑為8mm,內(nèi)外套高度均為60mm。當(dāng)用10N的外力壓入內(nèi)軸承套后,試模擬軸承內(nèi)外套的受力情況。(接觸摩擦系數(shù)為0.2),內(nèi)外套材料均取默認(rèn)的鋼材。

問題分析

1. 要仿真壓入內(nèi)套時(shí)接觸面的摩擦應(yīng)力和正壓力,這是一個(gè)靜力學(xué)問題。因此需要使用靜力學(xué)分析系統(tǒng)。

2.該問題屬于接觸非線性,而材料仍舊是線彈性的,但是同時(shí)要打開大變形開關(guān)進(jìn)行幾何非線性分析。

3.在DM中建模,使用旋轉(zhuǎn)的方式直接創(chuàng)建四分之一模型就可以。在DM中做好裝配關(guān)系。

4.設(shè)置接觸關(guān)系,是帶摩擦的接觸非線性,是外套的內(nèi)錐面與內(nèi)套的外錐面發(fā)生了接觸。

5.使用掃掠方式劃分網(wǎng)格。

6.在后處理中使用接觸工具查看接觸面的摩擦應(yīng)力和壓應(yīng)力。

求解步驟

1.打開ANSYS WORKBENCH14.5

2.創(chuàng)建靜力學(xué)分析系統(tǒng)。

3.創(chuàng)建裝配模型。

雙擊geometry,進(jìn)入到DM中,設(shè)置單位是毫米。

(1)創(chuàng)建軸承外套。

在XOY面內(nèi)創(chuàng)建截面模型如下圖。

圍繞Y軸旋轉(zhuǎn)90度,創(chuàng)建四分之一實(shí)體模型。

則外套創(chuàng)建完畢。

(2)創(chuàng)建軸承內(nèi)套。

在XOY面內(nèi)創(chuàng)建截面模型如下圖。

圍繞Y軸旋轉(zhuǎn)90度,創(chuàng)建四分之一實(shí)體模型。

則生成了兩個(gè)四分之一體。

退出DM.

4.設(shè)置接觸。

雙擊MODEL,進(jìn)入到mechanical中。選擇外套的內(nèi)面,內(nèi)套的外面,其接觸類型為有摩擦的接觸,摩擦系數(shù)為0.2.

5.劃分網(wǎng)格。

對(duì)內(nèi)外套均設(shè)置掃掠網(wǎng)格劃分,并指定單元尺寸是2mm.網(wǎng)格劃分結(jié)果如下。

可見,有2萬多個(gè)節(jié)點(diǎn),從而有6萬多個(gè)自由度,靜力學(xué)方程有6萬多個(gè)。

6.進(jìn)行分析設(shè)置。

打開大變形開關(guān)。

7.設(shè)置邊界條件。

設(shè)置對(duì)稱面約束。四分之一界面上均為無摩擦支撐。

固定外套的頂面。

給內(nèi)套頂面施加10N的力。

8.求解。

9.后處理。

查看接觸狀態(tài)。

可見,內(nèi)套的上半部分在發(fā)生接觸,而下半部分則沒有接觸。

查看摩擦應(yīng)力

可見,內(nèi)套最上面的摩擦應(yīng)力最大,往下走摩擦應(yīng)力減小。

查看壓應(yīng)力。

其分布規(guī)律與摩擦應(yīng)力類似。