ANSYS對壓下螺絲與螺紋接觸問題分析

2016-10-25 by:CAE仿真在線來源:互聯網

本期分享主要是對螺絲和螺母的有限元分析,對壓下螺絲、壓下螺母進行接觸分析,給出壓下螺絲螺母內的應力分布、位移分布以及最大應力值、發生位置,校核零件是否滿足強度要求。

1、三維模型的創建及導入

(1)、應用CAXA建立壓下螺絲螺紋的接觸二維模型并保存為*.igs格式,并按file--import----IGES將導入ansys中。

(2)、建立單元類型

ANSYS Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete設置單元類型為solid Quad 4node 182

點擊單元Options,將Element Behavior設為Axisymmetric(軸對稱)

(3)、設置材料屬性

ANSYS Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Model添加壓下螺絲材料模型,彈性模量2.06e5MPa,泊松比0.3

添加壓下螺母材料模型,彈性模量1.8e5MPa,泊松比0.3

(4)、ANSYS Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By lines分別創建壓下螺絲、螺母

(5)、網格劃分

ANSYS Main Menu>Preprocessor>Meshing>Meshtool 對壓下螺絲進行網格劃分

在MeshTool對話框中,Element Attributes中,點擊set,Element type number 設為1 PLANE42,Material Numeber設為1

選擇智能網格劃分(選中Smart Size),網格疏密程度設為4點擊mesh,選中壓下螺絲。

同理對壓下螺母進行網格劃分,只是將材料模型換為2號。最終得到劃分網格后的模型

(6)、建立螺紋之間的接觸

A、目標面(Target surface)拾取,類型為:Lines

B、點擊”Pick Target”,拾取圖中壓下螺絲上與壓下螺母接觸的線,拾取方式可結合single和loop

C、點擊ok后,回到接觸對向導Contact Winzard對話框,點擊next拾取接觸面contact surface,

D、拾取壓下螺母上與壓下螺絲接觸的線

E、點擊next,設置摩擦系數為0.3,點擊create

F、檢查接觸面方向是否正確(方向朝向彼此是正確的)

2、施加載荷和約束

(1)、壓下螺母上方施加固定Y向位移約束

(2)、壓下螺絲中心線固定X方向位移

(3)、在壓下螺絲下表面施加壓力載荷,壓力大小為:軋制力P/2/壓下螺絲斷面積

3、求解

(1)、ANSYS Main Menu>Solution>solve>current LS

ANSYS Main Menu>General PostProc>Plot Results>DeformesShape讀取變形結果

(2)、ANSYS Main Menu>General PostProc>Plot Results>Nodal Solu>Nodal Solution> DOF solutin>X-component of Displacement讀取徑向位移場

(3)

(3)、ANSYS Main Menu>General PostProc>Plot Results>Nodal Solu>Nodal Solution> DOF solutin>Y-component of Displacement讀取垂直方向位移場

(4)、ANSYS Main Menu>General PostProc>Plot Results>Nodal Solu>Nodal Solution>Contact>Contact Pressure讀取接觸壓力

由上圖可知接觸應力最大為107.769MPa,又因為許用接觸應力為,所以壓下螺絲和壓下螺母符合接觸強度要求。

4、結果分析

項目主要由ansys軟件進行分析,最終從圖可知:1750軋機機架的縱向剛度為1.5e10N/m,等效應力較大的上橫梁的等效應力最大為69.1MPa,立柱的最大等效應力為41.1MPa,均符合強度要求。對于350軋機的壓下螺絲以及壓下螺母的接觸分析可知,越靠近端面處接觸應力越大,最大徑向位移為0.006662,最大垂直位移為0.056794,最大接觸應力1074.769MPa,符合強度要求。

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