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平行圆柱体承受法向载荷时的接触应力分析

实际应用:直齿圆柱齿轮传动的 受力分析
1. 改变工作名
2.创建单元类型
以此步骤,分别添加其他三个单元类型 ②Solid→Brick 20node 186→Apply ③Contact→3D target 170→Apply ④Contact→8 nd surf 174→Apply
添加完单元后再这个窗口会出现这四个定义的 单元
5.创建圆形面 Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→Partial
Annulus →输入值 →Apply
再次输入值→OK
5.偏移,旋转工作平面 Utility Menu→WorkPlane→Offset WP by Increment →设置x,y,z偏移量均为0.01 ,XY,YZ,ZXAngles为0,0,90.
然后选择Structural→Linear→Elastic→Isotropic,弹出下列框,可设置 弹性模量
4.定义实常数 Main Menu→Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete→Add→ Type 4 CONTA174→OK→设置法向接触刚度因子FKN=0.1
8.设定挤出选项 Main menu→Preprocessor →Modeling →Operate →Extrude→Elem Ext Opts
9.由面挤出体 Main menu→Preprocessor →Modeling →Operate →Extrude→Areas →By XYZ Offset →Pick All →DX,DY,DZ输入0,0,0.01 →ok
得出如下几何体
10.划分单元 Main menu→Preprocessor →Meshing →MeshTool →set
Mesh →Quad(四边形) →Free → oints)→Refine →2,4 →ok →level=3 →ok
拾取菜单Main Menu >General Postproc>Element Table >Define Table。 弹出“Element Table Data”对话框,单击“Add”,弹出窗口中依次进行:
平行圆柱体承受法向载荷时的接触 应力分析
平行圆柱体承受法向载荷时的接触应力分析
问题描述:两个半径分别为R1=0.05m,R2=0.1m,长L=0.01m的平行圆柱体发生正接触 (接触线为两圆柱体的母线),作用在两圆柱体接触线法线方向的压力总和为 F=1000N,两圆柱体均为钢制,要求分析两圆柱体的接触情况。
打开自动时间步长并指定分析时间步的数目
拾取菜单Main Menu >Solution >Load Step Opts >Time/Frequenc >Time and Substps。在弹出窗口中将 “AUTOTS”打开,在‘NSUBST” 文本框中输入5,在“Maximum no. of substeps”文本框中输入10,在 “Minimum no. of substeps”文本框中输入3,单击”OK”按钮即可。
6.改变视点 Utility Menu→PlotCtrls→Pan Zoom Rotate
→点击Iso
7.划分圆形面,是将两个圆形划分为两个部分,目的是减小可能接触面面积,减少接 触单元数目,以减少计算时间和计算容量
Main menu→Preprocessor →Modeling →Operate →Booleans →Divide →Area by WrkPlane → Pick All
然后点击第四个单元类型→Options按钮
会出现下面一个对话框,选择K5的Close gap,点击ok关闭对话框,单元类型创建毕
3.定义材料属性,主要确定材料的弹性模量和泊松比 步骤如下: Main menu→Preprocessor→Material Props→Marerial Models出现下列对话框
结果如下,在接触区域对网格进行了加密
划分结果
11、施加约束
一般情况下ansys约束是以系 统坐标系为准的 。
Main Menu-Solution-Define Loads-Apply-StructuralDisplacement-On Areas
拾取最下方,选择UY(Y方向 位移约束) 拾取最左侧,选择UX 拾取最前方,选择UZ
确定数据库和结果文件中包含的内容
Main Menu >Solution >Load Step Opts >Output Ctrls >DB/Results File。 在弹出的对话框中,选择下拉列表框“Item”为”All Items”,选中“Every substep”,单击“OK”即可
求解
拾取菜单Main Menu >Solution >Solve >Current LS。单击“Solve Current Load Step”对话框的“OK”按钮。出现“Solution is Done!”提 示时,求解结束,从下一步开始,进行结果的查看。
设置参考点(关键点1) 自由移动轴为Y轴
目的:保持最上面所有
节点在承载后具有相同的 Y方向位移,变形后最上 面仍然保持平行
激活线性搜索
拾取菜单Main Menu >Load Step Opts >Nonlinear >Line Search 在弹出窗口中将Line search option的“ON”打开即可
12、施加压力载荷
选择最上方的表面及其面上的点
在最上面的施加压力 设置压力指数:1e6 方向垂直并指向面的压力
受力面积 0.05×0.01=0.0005m² 因此作用于面上的力为500N
13、节点自由度耦合
Main Menu—Preprocessor— Coupling/ceqn— Couple DOFs
求解结果
选择接触单元
拾取菜单Utility Menu >Select >Entity。 在弹出对话框中,各下拉列表框、文本 框、单选按钮中依次选择或输入 “Elements”、“By Attributes”、 “Elem type num”、“4”,”From Full”, 单击“OK”。
定义单元表
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