平行圓柱體承受法向載荷時的接觸應力分析.

1、平行圓柱體承受法向載荷時的接觸 應力分析 平行圓柱體承受法向載荷時的接觸應力分析 問題描述:兩個半徑分別為R1=0.05m,R2=0.1m,長L=0.01m的平行圓柱體發(fā)生正接觸 （接觸線為兩圓柱體的母線），作用在兩圓柱體接觸線法線方向的壓力總和為 F=1000N,兩圓柱體均為鋼制，要求分析兩圓柱體的接觸情況。 實際應用：直齒圓柱齒輪傳動的實際應用：直齒圓柱齒輪傳動的 受力分析受力分析 1. 改變工作名 2.創(chuàng)建單元類型 以此步驟，分別添加其他三個單元類型 SolidBrick 20node 186Apply Contact3D target 170Apply Contact8 nd surf

2、 174Apply 添加完單元后再這個窗口會出現(xiàn)這四個定義的 單元 然后點擊第四個單元類型Options按鈕 會出現(xiàn)下面一個對話框，選擇K5的Close gap,點擊ok關閉對話框，單元類型創(chuàng)建畢 3.定義材料屬性，主要確定材料的彈性模量和泊松比 步驟如下： Main menuPreprocessorMaterial PropsMarerial Models出現(xiàn)下列對話框 然后選擇StructuralLinearElasticIsotropic,彈出下列框，可設置 彈性模量 4.定義實常數(shù) Main MenuPreprocessorReal ConstantsAdd/Edit/DeleteAd

3、d Type 4 CONTA174OK設置法向接觸剛度因子FKN=0.1 5.創(chuàng)建圓形面 Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasCirclePartial Annulus 輸入值 Apply 再次輸入值OK 5.偏移，旋轉工作平面 Utility MenuWorkPlaneOffset WP by Increment 設置x,y,z偏移量均為0.01 ，XY,YZ,ZXAngles為0,0,90. 6.改變視點 Utility MenuPlotCtrlsPan Zoom Rotate 點擊Iso 7.劃分圓形面,是將兩個圓形劃分為兩個部分，目的是減小可

4、能接觸面面積，減少接 觸單元數(shù)目，以減少計算時間和計算容量 Main menuPreprocessor Modeling Operate Booleans Divide Area by WrkPlane Pick All 8.設定擠出選項 Main menuPreprocessor Modeling Operate ExtrudeElem Ext Opts 9.由面擠出體 Main menuPreprocessor Modeling Operate ExtrudeAreas By XYZ Offset Pick All DX,DY,DZ輸入0,0,0.01 ok 得出如下幾何體 10.劃分單元

5、 Main menuPreprocessor Meshing MeshTool set Mesh Quad(四邊形) Free MeshPick All Refine at(KeyPoints)Refine 2,4 ok level=3 ok 結果如下，在接觸區(qū)域對網(wǎng)格進行了加密 劃分結果 11、施加約束 一般情況下ansys約束是以系 統(tǒng)坐標系為準的 。 Main Menu-Solution-Define Loads-Apply-Structural- Displacement-On Areas 拾取最下方，選擇UY（Y方向 位移約束） 拾取最左側，選擇UX 拾取最前方，選擇UZ 選擇最上方

6、的表面及其面上的點 12、施加壓力載荷 在最上面的施加壓力 設置壓力指數(shù)：1e6 方向垂直并指向面的壓力 受力面積 0.050.01=0.0005m 因此作用于面上的力為500N 13、節(jié)點自由度耦合 目的：保持最上面所有 節(jié)點在承載后具有相同的 Y方向位移，變形后最上 面仍然保持平行 Main MenuPreprocessor Coupling/ceqn Couple DOFs 設置參考點（關鍵點1） 自由移動軸為Y軸 激活線性搜索 拾取菜單Main Menu Load Step Opts Nonlinear Line Search 在彈出窗口中將Line search option的“ON

7、”打開即可 打開自動時間步長并指定分析時間步的數(shù)目 拾取菜單Main Menu Solution Load Step Opts Time/Frequenc Time and Substps。在彈出窗口中將 “AUTOTS”打開，在NSUBST” 文本框中輸入5，在“Maximum no. of substeps”文本框中輸入10，在 “Minimum no. of substeps”文本框中輸入3，單擊”O(jiān)K”按鈕即可。 確定數(shù)據(jù)庫和結果文件中包含的內容 Main Menu Solution Load Step Opts Output Ctrls DB/Results File。 在彈出的對話

8、框中，選擇下拉列表框“Item”為”All Items”,選中“Every substep”，單擊“OK”即可 求解 拾取菜單Main Menu Solution Solve Current LS。單擊“Solve Current Load Step”對話框的“OK”按鈕。出現(xiàn)“Solution is Done!”提 示時，求解結束，從下一步開始，進行結果的查看。 求解結果 選擇接觸單元 拾取菜單Utility Menu Select Entity。 在彈出對話框中，各下拉列表框、文本 框、單選按鈕中依次選擇或輸入 “Elements”、“By Attributes”、 “Elem type

9、num”、“4”,”From Full”, 單擊“OK”。 定義單元表 拾取菜單Main Menu General PostprocElement Table Define Table。 彈出“Element Table Data”對話框，單擊“Add”,彈出窗口中依次進行： Lab PRES, Item Contact, Comp Pressure PRES Apply; Lab ST, Item Contact, Comp Status STAT Apply Lab GAP, Item Contact, Comp Gap GAP 單擊“OK”。 對單元表數(shù)據(jù)進行排序 拾取菜單Main Menu General Postproc List Results Sort Elems。 在彈出窗口中進行以下操作： ORDER Descendin