平行圓柱體承受法向載荷時(shí)的接觸應(yīng)力分析.

1、平行圓柱體承受法向載荷時(shí)的接觸 應(yīng)力分析 平行圓柱體承受法向載荷時(shí)的接觸應(yīng)力分析 問(wèn)題描述:兩個(gè)半徑分別為R1=0.05m,R2=0.1m,長(zhǎng)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(shí)際應(yīng)用：直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用：直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的 受力分析受力分析 1. 改變工作名 2.創(chuàng)建單元類(lèi)型 以此步驟，分別添加其他三個(gè)單元類(lèi)型 SolidBrick 20node 186Apply Contact3D target 170Apply Contact8 nd surf

2、 174Apply 添加完單元后再這個(gè)窗口會(huì)出現(xiàn)這四個(gè)定義的 單元 然后點(diǎn)擊第四個(gè)單元類(lèi)型Options按鈕 會(huì)出現(xiàn)下面一個(gè)對(duì)話(huà)框，選擇K5的Close gap,點(diǎn)擊ok關(guān)閉對(duì)話(huà)框，單元類(lèi)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(duì)話(huà)框 然后選擇StructuralLinearElasticIsotropic,彈出下列框，可設(shè)置 彈性模量 4.定義實(shí)常數(shù) Main MenuPreprocessorReal ConstantsAdd/Edit/DeleteAd

3、d Type 4 CONTA174OK設(shè)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(zhuǎn)工作平面 Utility MenuWorkPlaneOffset WP by Increment 設(shè)置x,y,z偏移量均為0.01 ，XY,YZ,ZXAngles為0,0,90. 6.改變視點(diǎn) Utility MenuPlotCtrlsPan Zoom Rotate 點(diǎn)擊Iso 7.劃分圓形面,是將兩個(gè)圓形劃分為兩個(gè)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(jì)算時(shí)間和計(jì)算容量 Main menuPreprocessor Modeling Operate Booleans Divide Area by WrkPlane Pick All 8.設(shè)定擠出選項(xiàng) 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(jié)果如下，在接觸區(qū)域?qū)W(wǎng)格進(jìn)行了加密 劃分結(jié)果 11、施加約束 一般情況下ansys約束是以系 統(tǒng)坐標(biāo)系為準(zhǔn)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(cè)，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(diǎn) 12、施加壓力載荷 在最上面的施加壓力 設(shè)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(diǎn)自由度耦合 目的：保持最上面所有 節(jié)點(diǎn)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(shè)置參考點(diǎn)（關(guān)鍵點(diǎn)1） 自由移動(dòng)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(kāi)即可 打開(kāi)自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)并指定分析時(shí)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(kāi)，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(kù)和結(jié)果文件中包含的內(nèi)容 Main Menu Solution Load Step Opts Output Ctrls DB/Results File。 在彈出的對(duì)話(huà)

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(duì)話(huà)框的“OK”按鈕。出現(xiàn)“Solution is Done!”提 示時(shí)，求解結(jié)束，從下一步開(kāi)始，進(jìn)行結(jié)果的查看。 求解結(jié)果 選擇接觸單元 拾取菜單Utility Menu Select Entity。 在彈出對(duì)話(huà)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(duì)話(huà)框，單擊“Add”,彈出窗口中依次進(jìn)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(duì)單元表數(shù)據(jù)進(jìn)行排序 拾取菜單Main Menu General Postproc List Results Sort Elems。 在彈出窗口中進(jìn)行以下操作： ORDER Descendin