問題描述

軸承外套外半徑為30mm,內半徑為15mm,另外一端為20mm;軸承內套外半徑為17mm,另外一端為12mm,而內徑為8mm,內外套高度均為60mm。當用10N的外力壓入內軸承套后,試模擬軸承內外套的受力情況。(接觸摩擦系數為0.2),內外套材料均取默認的鋼材。

問題分析

1. 要仿真壓入內套時接觸面的摩擦應力和正壓力,這是一個靜力學問題。因此需要使用靜力學分析系統。

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

3.在DM中建模,使用旋轉的方式直接創建四分之一模型就可以。在DM中做好裝配關系。

4.設置接觸關系,是帶摩擦的接觸非線性,是外套的內錐面與內套的外錐面發生了接觸。

5.使用掃掠方式劃分網格。

6.在后處理中使用接觸工具查看接觸面的摩擦應力和壓應力。

求解步驟

1.打開ANSYS WORKBENCH14.5

2.創建靜力學分析系統。

3.創建裝配模型。

雙擊geometry,進入到DM中,設置單位是毫米。

(1)創建軸承外套。

在XOY面內創建截面模型如下圖。

圍繞Y軸旋轉90度,創建四分之一實體模型。

則外套創建完畢。

(2)創建軸承內套。

在XOY面內創建截面模型如下圖。

圍繞Y軸旋轉90度,創建四分之一實體模型。

則生成了兩個四分之一體。

退出DM.

4.設置接觸。

雙擊MODEL,進入到mechanical中。選擇外套的內面,內套的外面,其接觸類型為有摩擦的接觸,摩擦系數為0.2.

5.劃分網格。

對內外套均設置掃掠網格劃分,并指定單元尺寸是2mm.網格劃分結果如下。

可見,有2萬多個節點,從而有6萬多個自由度,靜力學方程有6萬多個。

6.進行分析設置。

打開大變形開關。

7.設置邊界條件。

設置對稱面約束。四分之一界面上均為無摩擦支撐。

固定外套的頂面。

給內套頂面施加10N的力。

8.求解。

9.后處理。

查看接觸狀態。

可見,內套的上半部分在發生接觸,而下半部分則沒有接觸。

查看摩擦應力

可見,內套最上面的摩擦應力最大,往下走摩擦應力減小。

查看壓應力。

其分布規律與摩擦應力類似。