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在ANSYS中正确地模拟过盈配合 (2)  

2010-11-13 08:30:46|  分类: ANSYS 一般 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    原书的错误在于:
    错误 1:试图用几何初始过盈量来模拟过盈配合,接触部件在几何位置上的过盈量不等于接触部件划分网格后实际的过盈量。
    错误 2:他的所谓过盈量设置为 1 mm,这个值很不符合工程常理。对于配合尺寸只有35mm的轴和孔的过盈配合,这个值太大了,大得远远不符合工程常理,他的计算结果也可以证明这一点:按照那本书上的命令流运行计算,得到的最大接触应力有 2000 多 MPa,最大 Von Mises 应力大约有 6000-7000 MPa,这个时候钢早就屈服并产生塑形变形了,根本不可能产生这么大应力值,更何况,他的分析是在线弹性材料的基础上进行分析的。
    错误 3:他的 Contact 单元选用的是 Conta174,而实体单元却选择的是不带中间节点的一阶单元 SOLID185,这两种单元的匹配是不对的。实体单元应该选择带中间节点的 SOLID186 单元。
    下面是帮助文档中关于 Conta174 单元的一段话:
        The element is defined by eight nodes (the underlying solid or shell element has midside nodes)……
        ……If the underlying solid or shell elements do not have midside nodes, use CONTA173 (you may still use CONTA174 but you must drop all midside nodes).
    大意为:如果接触单元所依赖的实体单元 (或者 Shell 单元) 是带中间节点的单元,接触单元应该用 Conta174。如果实体单元 (或者 Shell 单元) 不带中间节点,应该用 Conta173,如果你坚持使用 Conta174,则你必须 drop 所有的中间节点。
    原书使用 SOLID185 计算出来的应力云图分布规律是不对的 (且不说数值对否)。理由:这个结构是完全轴对称的,在同一个高度上,沿着圆周方向各点的接触应力值应该是一样的,接触应力值只能沿着轴向有变化。而他的接触应力云图分布在圆周方向是大,小,大,小…循环变化的,这显然是错的。
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     附:原书上的命令流;
        /TITLE,Analysis of a Axis Contacting a hole in a Disc        ! 定义标题
       /PREP7
       !*
       ET,1,SOLID185                                                 ! 定义单元类型
       !*
       MP,EX,1,2.1E5                                                 ! 定义材料属性
       MP,PRXY,1,0.3
       !*
       CYL4,0,0,34,0,100,90,25                                ! 创建四分之一圆环
       CYL4,0,0,25,0,35,90,150
       VGEN, ,2, , , , ,-10, , ,1                                     ! 移动轴
       !*
       LESIZE,17, , ,15, , , , ,1                                    ! 定义线的分网尺寸
       LESIZE,19, , ,15, , , , ,1
       !*
       LESIZE,18, , ,2, , , , ,1
       LESIZE,20, , ,2, , , , ,1
       !*
       LESIZE,22, , ,20, , , , ,1
       !*
       LESIZE,5, , ,10, , , , ,1
       LESIZE,7, , ,10, , , , ,1
       !*
       LESIZE,6, , ,8, , , , ,1
       LESIZE,8, , ,8, , , , ,1
       !*
       LESIZE,10, , ,3, , , , ,1
       !*
       VSWEEP,ALL                                                             ! 用扫掠方式对创建的体进行网格划分
       !*
       /COM, CONTACT PAIR CREATION - START
       MP,MU,1,0.2                                                                ! 定义接触摩擦系数
       MAT,1
       R,3                                                                                 ! 定义接触实常数
       REAL,3
       ET,2,170                                                                       ! 定义接触单元类型
       ET,3,174
       R,3,,,0.1,0.1,,
       NROPT,UNSYM
       !* Generate the target surface 下面创建目标面
       ASEL,S,,,4
       CM,_TARGET,AREA
       TYPE,2
       NSLA,S,1
       ESLN,S,0
       ESURF,ALL

       !* Generate the contact surface 下面创建接触面
       ASEL,S,,,9
       CM,_CONTACT,AREA
       TYPE,3
       NSLA,S,1
       ESLN,S,0
       ESURF,ALL
       CMDEL,_TARGET
       CMDEL,_CONTACT
       ALLSEL,ALL
       EPLOT
       FINISH
       !*
       /SOLU                                              ! 进入求解器
       DA,5,SYMM                                    ! 定义面的对称位移边条
       DA,6,SYMM
       DA,11,SYMM
       DA,12,SYMM
       DA,3,ALL,                                      ! 定义面的位移约束条件
       !*
       ANTYPE,0                                     ! 指定分析类型为静力分析
       NLGEOM,1                                    ! 考虑大变形影响
       AUTOTS,0
       TIME,100
       SOLVE !求解第一载荷步
       !*
       NSUBST,150,10000,10
       OUTRES,ALL,ALL
       AUTOTS,1
       TIME,250
       NSEL,S,LOC,Z,140                       ! 选定轴向坐标为140的所有节点
       D,ALL,UZ,40
       ALLSEL,ALL
       SOLVE                                           ! 求解第二载荷步
       !*
       /EXPAND,4,POLAR,HALF,,90 !进行模型扩展
       /REPLOT
       !*
       /POST1                                           ! 进入通用后处理器
       SET,1,LAST,1,                               ! 指定查看的载荷步
       PLNSOL,S,EQV,0,1                      ! 查看等效应力的云图
       !*
       SET, , ,1, ,120, ,
       ESEL,S,ENAME,,174
       EPLOT
       PLNSOL,CONT,PRES,0,1
       !*
       PLNS,S,EQV
       ANDATA,0.5, ,1,0,0,1,1,1          ! 查看动画显示
       !*
       /POST26
       !*
       RFORCE,2,925,F,Z, FZ_2        ! 定义约束反力变量
       PLVAR,2,                                    ! 绘制变量-时间曲线
       FINISH

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