接觸分析實(shí)例

1、應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)第16章 接觸分析實(shí)例工程結(jié)構(gòu)分析軟件 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)第16章 接觸分析實(shí)例 在這個(gè)實(shí)例中，將對(duì)一個(gè)盤(pán)軸緊在這個(gè)實(shí)例中，將對(duì)一個(gè)盤(pán)軸緊配合結(jié)構(gòu)進(jìn)行接觸分析。第一個(gè)載荷配合結(jié)構(gòu)進(jìn)行接觸分析。第一個(gè)載荷步分析軸和盤(pán)在過(guò)盈配合時(shí)的應(yīng)力，步分析軸和盤(pán)在過(guò)盈配合時(shí)的應(yīng)力，第二個(gè)載荷步分析將該軸從盤(pán)心拔出第二個(gè)載荷步分析將該軸從盤(pán)心拔出時(shí)軸和盤(pán)的接觸應(yīng)力情況。時(shí)軸和盤(pán)的接觸應(yīng)力情況。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.1 問(wèn)題描述 16.2 建立有限元模型 16.3 加載并求解16.4 結(jié)果分析16.5 命令流輸入第16章 接觸分析實(shí)例應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.1 問(wèn)題描述 在旋

2、轉(zhuǎn)機(jī)械中通常會(huì)遇到軸與軸承、軸與齒輪、軸與盤(pán)連接的問(wèn)題，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中通常會(huì)遇到軸與軸承、軸與齒輪、軸與盤(pán)連接的問(wèn)題，根據(jù)各自的不同情況可能有不同的連接形式。但大多數(shù)連接形式中存在過(guò)根據(jù)各自的不同情況可能有不同的連接形式。但大多數(shù)連接形式中存在過(guò)盈配合，也就是涉及到接觸問(wèn)題的分析。這里我們以某轉(zhuǎn)子中軸和盤(pán)的連盈配合，也就是涉及到接觸問(wèn)題的分析。這里我們以某轉(zhuǎn)子中軸和盤(pán)的連接為例，分析軸和盤(pán)的配合應(yīng)力以及將軸從盤(pán)中拔處時(shí)盤(pán)軸連接處的應(yīng)力接為例，分析軸和盤(pán)的配合應(yīng)力以及將軸從盤(pán)中拔處時(shí)盤(pán)軸連接處的應(yīng)力情況。情況。 本實(shí)例的軸為一等直徑空心軸，盤(pán)為等厚度圓盤(pán)，其結(jié)構(gòu)及尺寸本實(shí)例的軸為一等直徑空心軸，盤(pán)

3、為等厚度圓盤(pán)，其結(jié)構(gòu)及尺寸如圖所示。如圖所示。應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.1 問(wèn)題描述 由于模型和載荷都是軸對(duì)稱(chēng)的，可以用軸對(duì)稱(chēng)方法進(jìn)行分析。這由于模型和載荷都是軸對(duì)稱(chēng)的，可以用軸對(duì)稱(chēng)方法進(jìn)行分析。這里為了后處理時(shí)觀察結(jié)果更直觀，我們采用整個(gè)模型的四分之一進(jìn)行里為了后處理時(shí)觀察結(jié)果更直觀，我們采用整個(gè)模型的四分之一進(jìn)行建模分析，最后將其進(jìn)行擴(kuò)展，來(lái)觀察整個(gè)結(jié)構(gòu)的變形及應(yīng)力分布、建模分析，最后將其進(jìn)行擴(kuò)展，來(lái)觀察整個(gè)結(jié)構(gòu)的變形及應(yīng)力分布、變化情況。盤(pán)和軸用同一種材料，其性質(zhì)如下：變化情況。盤(pán)和軸用同一種材料，其性質(zhì)如下： 彈性模量：彈性模量： EX=2.1E5 泊松比：泊松比： NUXY=0.3

4、 接觸摩擦系數(shù)接觸摩擦系數(shù) ： MU=0.2 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.2 建立有限元模型 在在ANSYS中，首先我們通過(guò)完成如下工作來(lái)建立本實(shí)例的有限中，首先我們通過(guò)完成如下工作來(lái)建立本實(shí)例的有限元模型，需要完成的工作有：指定分析標(biāo)題，定義單元類(lèi)型，定義元模型，需要完成的工作有：指定分析標(biāo)題，定義單元類(lèi)型，定義材料性能，建立結(jié)構(gòu)幾何模型、進(jìn)行網(wǎng)格劃分等。根據(jù)本實(shí)例的結(jié)材料性能，建立結(jié)構(gòu)幾何模型、進(jìn)行網(wǎng)格劃分等。根據(jù)本實(shí)例的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們將首先建立代表盤(pán)和軸的兩個(gè)構(gòu)特點(diǎn)，我們將首先建立代表盤(pán)和軸的兩個(gè)1/4圓環(huán)面，然后對(duì)其進(jìn)圓環(huán)面，然后對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到有限元模型。行網(wǎng)格劃分，得到有限元

5、模型。 設(shè)置分析標(biāo)題 定義單元類(lèi)型 定義材料特性 建立幾何模型并分網(wǎng) 創(chuàng)建接觸對(duì) 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.2 建立有限元模型 設(shè)置分析標(biāo)題 本實(shí)例為進(jìn)行盤(pán)軸結(jié)構(gòu)的接觸分析，屬于非線性結(jié)構(gòu)分析范疇。跟前面本實(shí)例為進(jìn)行盤(pán)軸結(jié)構(gòu)的接觸分析，屬于非線性結(jié)構(gòu)分析范疇。跟前面實(shí)例一樣，為了在后面進(jìn)行菜單方式操作時(shí)的方便，需要在開(kāi)始分析時(shí)就指實(shí)例一樣，為了在后面進(jìn)行菜單方式操作時(shí)的方便，需要在開(kāi)始分析時(shí)就指定本實(shí)例分析范疇為定本實(shí)例分析范疇為“Structural”。本實(shí)例的標(biāo)題可以命名為：。本實(shí)例的標(biāo)題可以命名為：“Analysis of a Axis Contacting a hole in a D

6、isc”，具體的操作過(guò)程如下：，具體的操作過(guò)程如下： 1選取菜單路徑選取菜單路徑Utility Menu | File | Change Jobname，將彈出，將彈出Change Jobname (修改文件名修改文件名)對(duì)話框。在對(duì)話框。在Enter new jobname (輸入新文件名輸入新文件名)文本框文本框中輸入文字中輸入文字“CH16”，為本分析實(shí)例的數(shù)據(jù)庫(kù)文件名。并單擊，為本分析實(shí)例的數(shù)據(jù)庫(kù)文件名。并單擊New log and error files (新的日志和錯(cuò)誤文件新的日志和錯(cuò)誤文件)單選框，使其變?yōu)閱芜x框，使其變?yōu)椤癥es”，為本實(shí)例的分析，為本實(shí)例的分析過(guò)程創(chuàng)建新的日志

7、。單擊過(guò)程創(chuàng)建新的日志。單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成文件名的修改。按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成文件名的修改。 2選取菜單路徑選取菜單路徑Utility Menu | File | Change Title，將彈出，將彈出Change Title (修修改標(biāo)題改標(biāo)題)對(duì)話框。在對(duì)話框。在Enter new title (輸入新標(biāo)題輸入新標(biāo)題)文本框中輸入文字文本框中輸入文字“Analysis of a Axis Contacting a hole in a Disc”，為本分析實(shí)例的標(biāo)題名。單擊，為本分析實(shí)例的標(biāo)題名。單擊OK按鈕，按鈕，完成對(duì)標(biāo)題名的指定。完成對(duì)標(biāo)題名的指定。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)1

8、6.2 建立有限元模型 設(shè)置分析標(biāo)題3選取菜單路徑選取菜單路徑Utility Menu | Plot | Replot，指定的標(biāo)題，指定的標(biāo)題“Analysis of a Axis Contacting a hole in a Disc”將顯示在圖形窗口的左下角。將顯示在圖形窗口的左下角。 4選取菜單路徑選取菜單路徑Main Menu | Preference，將彈出，將彈出Preference of GUI Filtering (菜單過(guò)濾參數(shù)選擇菜單過(guò)濾參數(shù)選擇)對(duì)話框。單擊對(duì)話框。單擊Structual(結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu))選項(xiàng)使之被選選項(xiàng)使之被選中，以將菜單設(shè)置為與結(jié)構(gòu)分析相關(guān)的選項(xiàng)。單擊中，以將

9、菜單設(shè)置為與結(jié)構(gòu)分析相關(guān)的選項(xiàng)。單擊OK按鈕關(guān)閉，完成分按鈕關(guān)閉，完成分析范疇的指定。析范疇的指定。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.2 建立有限元模型 定義單元類(lèi)型 本實(shí)例分析的問(wèn)題中涉及到大變形，故選用本實(shí)例分析的問(wèn)題中涉及到大變形，故選用Solid185單元類(lèi)型來(lái)建立本實(shí)例單元類(lèi)型來(lái)建立本實(shí)例的模型。本接觸問(wèn)題屬于面面接觸，目標(biāo)面和接觸面都是柔性的，將使用接觸單的模型。本接觸問(wèn)題屬于面面接觸，目標(biāo)面和接觸面都是柔性的，將使用接觸單元元TARGE170和和CONTA174來(lái)模擬接觸面。接觸單元在分析過(guò)程中使用接觸向?qū)?lái)模擬接觸面。接觸單元在分析過(guò)程中使用接觸向?qū)r(shí)可以自動(dòng)添加，這里就不再添加。

10、下面為定義單元類(lèi)型的具體操作過(guò)程。時(shí)可以自動(dòng)添加，這里就不再添加。下面為定義單元類(lèi)型的具體操作過(guò)程。 1選取菜單路徑選取菜單路徑Main Menu | Preprocessor | Element Type | Add/Edit/Delete，將，將彈出彈出Element Types (單元類(lèi)型單元類(lèi)型)對(duì)話框。單擊對(duì)話框中的對(duì)話框。單擊對(duì)話框中的Add按鈕，將彈出按鈕，將彈出Library of Element Types (單元類(lèi)型庫(kù)單元類(lèi)型庫(kù))對(duì)話框。對(duì)話框。 2在單元類(lèi)型庫(kù)對(duì)話框中，靠近左邊的列表中，單擊在單元類(lèi)型庫(kù)對(duì)話框中，靠近左邊的列表中，單擊“Structural Solid”一

11、次，一次，使其高亮度顯示，指定添加的單元類(lèi)型為結(jié)構(gòu)實(shí)體單元。然后，在靠近右邊的列使其高亮度顯示，指定添加的單元類(lèi)型為結(jié)構(gòu)實(shí)體單元。然后，在靠近右邊的列表中，單擊表中，單擊“Brick 8node 185”一次，選定單元類(lèi)型一次，選定單元類(lèi)型Solid185 為第一類(lèi)單元。單擊為第一類(lèi)單元。單擊對(duì)話框中的對(duì)話框中的OK按鈕，關(guān)閉按鈕，關(guān)閉Library of Element Types 對(duì)話框。然后，對(duì)話框。然后，Element Types (單元類(lèi)型單元類(lèi)型)對(duì)話框會(huì)重新顯示，且在對(duì)話框中的單元列表框中列出了定義對(duì)話框會(huì)重新顯示，且在對(duì)話框中的單元列表框中列出了定義的單元類(lèi)型的單元類(lèi)型1：So

12、lid185。 3單擊單擊Element Types (單元類(lèi)型定義單元類(lèi)型定義)對(duì)話框中的對(duì)話框中的Close按鈕，關(guān)閉對(duì)話框，完成按鈕，關(guān)閉對(duì)話框，完成單元類(lèi)型的定義。單元類(lèi)型的定義。應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.2 建立有限元模型 定義材料特性 本實(shí)例中盤(pán)軸使用同一種材料類(lèi)型，所以只需定義一種材料就可以了。下本實(shí)例中盤(pán)軸使用同一種材料類(lèi)型，所以只需定義一種材料就可以了。下面是具體的操作過(guò)程。面是具體的操作過(guò)程。 1選取菜單路徑選取菜單路徑Main Menu | Preprocessor | Material Props | Material Models，將彈出將彈出Define Mate

13、rial Model Behavior (材料模型定義材料模型定義)對(duì)話框。對(duì)話框。 2在對(duì)話框的右邊選項(xiàng)框中，依次雙擊在對(duì)話框的右邊選項(xiàng)框中，依次雙擊Structural | Linear | Elastic | Isotropic，將彈出將彈出1號(hào)材料的彈性模量號(hào)材料的彈性模量EX和泊松比和泊松比PRXY的定義對(duì)話框。的定義對(duì)話框。 3在線性各向同性材料屬性對(duì)話框中的在線性各向同性材料屬性對(duì)話框中的EX (彈性模量彈性模量)文本框中輸入文本框中輸入“2.1E5”，PRXY (泊松比泊松比)文本框中輸入文本框中輸入0.3。單擊對(duì)話框中的。單擊對(duì)話框中的OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框。按鈕關(guān)閉對(duì)話框。 4

14、在在Define Material Model Behavior (材料模型定義材料模型定義)對(duì)話框的左邊列表框中將對(duì)話框的左邊列表框中將列出定義的材料列出定義的材料1的屬性。在對(duì)話框選取路徑的屬性。在對(duì)話框選取路徑Material | Exit關(guān)閉對(duì)話框，完成關(guān)閉對(duì)話框，完成對(duì)材料模型的定義。對(duì)材料模型的定義。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.2 建立有限元模型 建立幾何模型并分網(wǎng) 下面來(lái)建立本實(shí)例的軸對(duì)稱(chēng)幾何模型，并進(jìn)行合理的分網(wǎng)。本實(shí)例的軸對(duì)下面來(lái)建立本實(shí)例的軸對(duì)稱(chēng)幾何模型，并進(jìn)行合理的分網(wǎng)。本實(shí)例的軸對(duì)稱(chēng)模型比較簡(jiǎn)單，可以用多種途徑很方便地建立。前面我們講過(guò)對(duì)于這種旋轉(zhuǎn)稱(chēng)模型比較簡(jiǎn)單，可以

15、用多種途徑很方便地建立。前面我們講過(guò)對(duì)于這種旋轉(zhuǎn)體幾何模型可以先建立一個(gè)形面并對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后將這個(gè)形面繞其對(duì)體幾何模型可以先建立一個(gè)形面并對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后將這個(gè)形面繞其對(duì)稱(chēng)軸旋轉(zhuǎn)需要的角度而得到；也可以直接建立圓環(huán)，再對(duì)其進(jìn)行實(shí)體網(wǎng)格劃分稱(chēng)軸旋轉(zhuǎn)需要的角度而得到；也可以直接建立圓環(huán)，再對(duì)其進(jìn)行實(shí)體網(wǎng)格劃分而得到整個(gè)模型的網(wǎng)格。這里我們采用后面一種方法，具體操作過(guò)程如下。而得到整個(gè)模型的網(wǎng)格。這里我們采用后面一種方法，具體操作過(guò)程如下。 1創(chuàng)建四分之一圓盤(pán)。選擇菜單路徑創(chuàng)建四分之一圓盤(pán)。選擇菜單路徑Main Menu | Preprocessor | Modeling | Crea

16、te | Volumes | Cylinder | Partial Cylinder命令，將打開(kāi)命令，將打開(kāi)Partial Cyclinder (創(chuàng)創(chuàng)建部分圓環(huán)建部分圓環(huán))對(duì)話框。對(duì)話框。 2在創(chuàng)建部分圓環(huán)對(duì)話框中的輸入圓心坐標(biāo)為：在創(chuàng)建部分圓環(huán)對(duì)話框中的輸入圓心坐標(biāo)為：WP X0、WP Y0，內(nèi)徑，內(nèi)徑Rad-134，起始角度為，起始角度為T(mén)heta-10，外徑為，外徑為Rad-2100，結(jié)束角度為，結(jié)束角度為T(mén)heta-290，圓盤(pán)厚度為，圓盤(pán)厚度為Depth25，如圖，如圖20.8所示。單擊所示。單擊Apply按照設(shè)置的值建立圓按照設(shè)置的值建立圓盤(pán)模型，在盤(pán)模型，在ANSYS圖形顯示對(duì)話

17、框中將會(huì)顯示剛創(chuàng)建圓盤(pán)。圖形顯示對(duì)話框中將會(huì)顯示剛創(chuàng)建圓盤(pán)。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.2 建立有限元模型 建立幾何模型并分網(wǎng)3創(chuàng)建代表軸的圓環(huán)。接著，在創(chuàng)建部分圓環(huán)對(duì)話框中輸入相應(yīng)的值來(lái)建立代創(chuàng)建代表軸的圓環(huán)。接著，在創(chuàng)建部分圓環(huán)對(duì)話框中輸入相應(yīng)的值來(lái)建立代表四分之一軸的圓環(huán)。輸入的值為：表四分之一軸的圓環(huán)。輸入的值為：WP X0、WP Y0，內(nèi)徑，內(nèi)徑Rad-125，起，起始角度為始角度為T(mén)heta-10，外徑為，外徑為Rad-235，結(jié)束角度為，結(jié)束角度為T(mén)heta-290，圓盤(pán)厚度為，圓盤(pán)厚度為Depth150。然后單擊對(duì)話中的。然后單擊對(duì)話中的OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框。在按鈕關(guān)閉對(duì)話框。

18、在ANSYS圖形顯示對(duì)話框圖形顯示對(duì)話框中將會(huì)顯示剛創(chuàng)建圓盤(pán)。中將會(huì)顯示剛創(chuàng)建圓盤(pán)。 4調(diào)整所建實(shí)體的視圖。選擇菜單路徑調(diào)整所建實(shí)體的視圖。選擇菜單路徑Utility Menu | PlotCtrls | Pan Zoom Rotate，打開(kāi)，打開(kāi)Pan-Zoom -Rotate (平移縮放旋轉(zhuǎn)平移縮放旋轉(zhuǎn))對(duì)話框，并單擊對(duì)話框右上對(duì)話框，并單擊對(duì)話框右上角的角的ISO按鈕，將建立的模型調(diào)到比較合適的位置。調(diào)整后的兩個(gè)圓環(huán)幾何體如按鈕，將建立的模型調(diào)到比較合適的位置。調(diào)整后的兩個(gè)圓環(huán)幾何體如圖所示。圖所示。5將圓環(huán)將圓環(huán)2(軸軸)移動(dòng)到合適的位置。選擇菜單路徑移動(dòng)到合適的位置。選擇菜單路徑Ma

19、in Menu | Preprocessor | Modeling | Move / Modify | Volumes，將彈出，將彈出Move Volume (移動(dòng)體移動(dòng)體)拾取對(duì)話框，拾取對(duì)話框，在圖形輸出窗口中單擊代表軸的圓環(huán)將其選中，然后單擊對(duì)話框中的按鈕關(guān)閉對(duì)在圖形輸出窗口中單擊代表軸的圓環(huán)將其選中，然后單擊對(duì)話框中的按鈕關(guān)閉對(duì)話框。將彈出話框。將彈出Move Volume (移動(dòng)體移動(dòng)體)對(duì)話框，如圖所示。對(duì)話框，如圖所示。應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.2 建立有限元模型 建立幾何模型并分網(wǎng)6在對(duì)話框中的在對(duì)話框中的Z-offset in Active CS (Z軸方向平移量軸方向平移

20、量)文本框中輸入文本框中輸入“-10”，將，將該體沿該體沿Z軸負(fù)方向平移軸負(fù)方向平移10mm，然后單擊，然后單擊OK按鈕關(guān)閉此對(duì)話框。按鈕關(guān)閉此對(duì)話框。 7對(duì)創(chuàng)建的體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。選取菜單路徑對(duì)創(chuàng)建的體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。選取菜單路徑Main Menu | Preprocessor | Meshing | Mesh Tool打開(kāi)分網(wǎng)工具對(duì)話框。打開(kāi)分網(wǎng)工具對(duì)話框。 8對(duì)端面上的線進(jìn)行分網(wǎng)控制。在網(wǎng)格劃分工具對(duì)話框?qū)Χ嗣嫔系木€進(jìn)行分網(wǎng)控制。在網(wǎng)格劃分工具對(duì)話框(Mesh Tool)中的尺寸控中的尺寸控制制(Size Controls)區(qū)中，單擊區(qū)中，單擊Lines (線單元線單元)的的Set按鈕，將彈

21、出按鈕，將彈出Element Sizes on Picked Lines (選定線的單元尺寸定義選定線的單元尺寸定義) 拾取對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊軸某拾取對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊軸某個(gè)端面上的兩條圓弧線，然后單擊拾取對(duì)話框中的個(gè)端面上的兩條圓弧線，然后單擊拾取對(duì)話框中的Apply按鈕，將彈出按鈕，將彈出Element Sizes on Picked Lines (選定線的單元尺寸選定線的單元尺寸) 定義對(duì)話框。定義對(duì)話框。 9在線單元尺寸控制對(duì)話框中的在線單元尺寸控制對(duì)話框中的No. of element divisions (單元?jiǎng)澐謧€(gè)數(shù)單元?jiǎng)澐謧€(gè)數(shù))文本框文本框中輸入中輸入“15

22、”，指定軸沿周向劃分，指定軸沿周向劃分15個(gè)單元。單擊對(duì)話框中的個(gè)單元。單擊對(duì)話框中的Apply按鈕對(duì)設(shè)置按鈕對(duì)設(shè)置進(jìn)行確認(rèn)。進(jìn)行確認(rèn)。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.2 建立有限元模型 建立幾何模型并分網(wǎng)10對(duì)軸的網(wǎng)格進(jìn)行控制。重復(fù)上面的步驟對(duì)軸的網(wǎng)格進(jìn)行控制。重復(fù)上面的步驟8、9的過(guò)程，在圖形輸出窗口中選的過(guò)程，在圖形輸出窗口中選則同一端面上的徑向邊，將它們劃分為則同一端面上的徑向邊，將它們劃分為2份。再選擇軸的高度上的某條線，將其份。再選擇軸的高度上的某條線，將其劃分劃分20份。份。 11完成對(duì)軸的網(wǎng)格劃分。單擊分網(wǎng)工具對(duì)話框中的完成對(duì)軸的網(wǎng)格劃分。單擊分網(wǎng)工具對(duì)話框中的Mesh下拉框中的

23、下拉框中的“Volume”，指定分網(wǎng)對(duì)象為體。再單擊，指定分網(wǎng)對(duì)象為體。再單擊Shape (分網(wǎng)形狀分網(wǎng)形狀)控制區(qū)的控制區(qū)的“Hex/Wedge”單選按鈕，指定形狀為六面體。單擊其下面的單選按鈕，指定形狀為六面體。單擊其下面的“Sweep”單選按鈕，單選按鈕，指定分網(wǎng)方式為掃掠。再單擊對(duì)話框中的指定分網(wǎng)方式為掃掠。再單擊對(duì)話框中的Sweep按鈕，將彈出按鈕，將彈出Volume Sweeping (掃掠體掃掠體)拾取對(duì)話框，單擊圖形顯示窗口中的軸，將其選中，單擊拾取對(duì)話框中拾取對(duì)話框，單擊圖形顯示窗口中的軸，將其選中，單擊拾取對(duì)話框中的的OK按鈕，對(duì)軸進(jìn)行網(wǎng)格劃分。按鈕，對(duì)軸進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 1

24、2對(duì)盤(pán)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。重復(fù)步驟對(duì)盤(pán)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。重復(fù)步驟811，將盤(pán)周向劃分，將盤(pán)周向劃分10份，徑向劃分份，徑向劃分8份，份，軸向劃分軸向劃分3份，同樣用掃掠的方式對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，最后單擊分網(wǎng)工具對(duì)話框份，同樣用掃掠的方式對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，最后單擊分網(wǎng)工具對(duì)話框中的中的Close按鈕關(guān)閉對(duì)話框。至此，完成了盤(pán)軸結(jié)構(gòu)的有限元建模的全部工作，按鈕關(guān)閉對(duì)話框。至此，完成了盤(pán)軸結(jié)構(gòu)的有限元建模的全部工作，通過(guò)上面的工作建立的有限元模型如圖所示。通過(guò)上面的工作建立的有限元模型如圖所示。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.2 建立有限元模型 創(chuàng)建接觸對(duì) 由于軸和盤(pán)在連接時(shí)是過(guò)盈配合，軸的外表面和盤(pán)心的表面之間

25、將構(gòu)成由于軸和盤(pán)在連接時(shí)是過(guò)盈配合，軸的外表面和盤(pán)心的表面之間將構(gòu)成面面接觸對(duì)。面面接觸對(duì)。ANSYS的接觸對(duì)生成向?qū)Э梢允褂脩?hù)非常方便地生成分析需要的接觸對(duì)生成向?qū)Э梢允褂脩?hù)非常方便地生成分析需要的接觸對(duì)。下面我們將利用接觸對(duì)生成向?qū)?lái)生成本實(shí)例需要的接觸對(duì)。在的接觸對(duì)。下面我們將利用接觸對(duì)生成向?qū)?lái)生成本實(shí)例需要的接觸對(duì)。在生成接觸對(duì)的同時(shí)，生成接觸對(duì)的同時(shí)，ANSYS程序?qū)⒆詣?dòng)給接觸對(duì)分配實(shí)常數(shù)號(hào)。程序?qū)⒆詣?dòng)給接觸對(duì)分配實(shí)常數(shù)號(hào)。 1打開(kāi)接觸管理器。選取菜單路徑打開(kāi)接觸管理器。選取菜單路徑Main Menu | Preprocessor | Modeling | Create | Con

26、tact Pair，打開(kāi)，打開(kāi)ANSYS中的中的Contact Manager (接觸管理器接觸管理器)，如，如圖所示。圖所示。 2單擊接觸管理器中的工具條上的最左邊單擊接觸管理器中的工具條上的最左邊 按鈕，將彈出按鈕，將彈出Add Contact Pair (添加接觸對(duì)添加接觸對(duì))對(duì)話框，如圖所示。對(duì)話框，如圖所示。 3單擊對(duì)話框中的單擊對(duì)話框中的“Areas”單選按鈕，指定接觸目標(biāo)表面為面，然后單擊單選按鈕，指定接觸目標(biāo)表面為面，然后單擊Pick Target按鈕來(lái)選擇具體的目標(biāo)面。將彈出按鈕來(lái)選擇具體的目標(biāo)面。將彈出Select Area for Target (選擇目標(biāo)面選擇目標(biāo)面)拾

27、取拾取對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊圓盤(pán)的盤(pán)心面將其選定，然后單擊拾取對(duì)話框中對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊圓盤(pán)的盤(pán)心面將其選定，然后單擊拾取對(duì)話框中的的Apply按鈕將其關(guān)閉。這時(shí)，按鈕將其關(guān)閉。這時(shí)，Add Contact Pair (添加接觸對(duì)添加接觸對(duì))對(duì)話框中的對(duì)話框中的Next按按鈕將被激活，單擊鈕將被激活，單擊Next按鈕進(jìn)入下一步，將彈出選中接觸面的對(duì)話框。按鈕進(jìn)入下一步，將彈出選中接觸面的對(duì)話框。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.2 建立有限元模型 創(chuàng)建接觸對(duì) 4單擊對(duì)話框中的單擊對(duì)話框中的“Areas”單選按鈕，指定接觸表面為面，然后單擊單選按鈕，指定接觸表面為面，然后單擊Pick

28、 Contact按鈕，來(lái)選擇具體的接觸面。將彈出按鈕，來(lái)選擇具體的接觸面。將彈出Select Area for Contact (選擇目標(biāo)面選擇目標(biāo)面)拾取對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊軸的外環(huán)面將其選定，然后單擊拾取對(duì)話框拾取對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊軸的外環(huán)面將其選定，然后單擊拾取對(duì)話框中的中的Apply按鈕將其關(guān)閉。這時(shí)，按鈕將其關(guān)閉。這時(shí)，Add Contact Pair (添加接觸對(duì)添加接觸對(duì))對(duì)話框中的對(duì)話框中的Next按鈕將被激活，單擊按鈕將被激活，單擊Next按鈕進(jìn)入下一步，對(duì)接觸對(duì)屬性進(jìn)行設(shè)置。其對(duì)話框如按鈕進(jìn)入下一步，對(duì)接觸對(duì)屬性進(jìn)行設(shè)置。其對(duì)話框如圖所示。圖所示。 5在對(duì)

29、話框中，單擊在對(duì)話框中，單擊“Include initial penetration”選擇框?qū)⑵溥x中，使分析中包選擇框?qū)⑵溥x中，使分析中包括初始滲透。單擊括初始滲透。單擊Material ID (材料代號(hào)材料代號(hào))下拉框中的下拉框中的“1”，指定接觸材料屬性為，指定接觸材料屬性為定義的一號(hào)材料。并在定義的一號(hào)材料。并在Coefficient of Friction (摩擦系數(shù)摩擦系數(shù))文本框中輸入文本框中輸入“0.2”，指，指定摩擦系數(shù)為定摩擦系數(shù)為0.2。單擊。單擊Optional setting按鈕，來(lái)對(duì)接觸問(wèn)題的其它選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置，按鈕，來(lái)對(duì)接觸問(wèn)題的其它選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置，彈出的對(duì)話框如圖所示

30、。彈出的對(duì)話框如圖所示。 6在對(duì)話框中的在對(duì)話框中的Normal Penalty Stiffness (正則處罰剛度正則處罰剛度)文本框中輸入文本框中輸入“0.1”，指定接觸剛度的處罰系數(shù)為指定接觸剛度的處罰系數(shù)為0.1。然后單擊對(duì)話框上部的。然后單擊對(duì)話框上部的Friction (摩擦摩擦)標(biāo)簽，打開(kāi)標(biāo)簽，打開(kāi)對(duì)摩擦選項(xiàng)設(shè)置的選項(xiàng)卡，如圖所示。對(duì)摩擦選項(xiàng)設(shè)置的選項(xiàng)卡，如圖所示。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.2 建立有限元模型 創(chuàng)建接觸對(duì) 7單擊選項(xiàng)卡中的單擊選項(xiàng)卡中的Stiffness matrix (剛度矩陣剛度矩陣)下拉框中的下拉框中的“Unsymmetric”選項(xiàng)，選項(xiàng)，將其選中，指定

31、本實(shí)例的接觸剛度為非對(duì)稱(chēng)矩陣。其余的設(shè)置保持缺省，單擊將其選中，指定本實(shí)例的接觸剛度為非對(duì)稱(chēng)矩陣。其余的設(shè)置保持缺省，單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成對(duì)接觸選項(xiàng)的設(shè)置。按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成對(duì)接觸選項(xiàng)的設(shè)置。 8單擊單擊Add Contact Pair 對(duì)話框中的對(duì)話框中的Create按鈕，按鈕，ANSYS程序?qū)⒏鶕?jù)前面的設(shè)程序?qū)⒏鶕?jù)前面的設(shè)置來(lái)創(chuàng)建接觸對(duì)。然后彈出如圖所示的對(duì)話框。置來(lái)創(chuàng)建接觸對(duì)。然后彈出如圖所示的對(duì)話框。 9查看對(duì)話框中的信息，然后單擊查看對(duì)話框中的信息，然后單擊Finsh按鈕關(guān)閉對(duì)話框。在按鈕關(guān)閉對(duì)話框。在ANSYS的接觸管的接觸管理器的接觸對(duì)列表框中，將列出剛定義的接觸對(duì)，其

32、實(shí)常數(shù)為理器的接觸對(duì)列表框中，將列出剛定義的接觸對(duì)，其實(shí)常數(shù)為3。關(guān)閉接觸管理。關(guān)閉接觸管理器。在圖形輸出窗口中顯示的接觸對(duì)，如圖所示。器。在圖形輸出窗口中顯示的接觸對(duì)，如圖所示。 10單擊單擊ANSYS Toolbar (工具條工具條)上的上的SAVE_DB按鈕，保存數(shù)據(jù)庫(kù)文件。按鈕，保存數(shù)據(jù)庫(kù)文件。 11選取菜單路徑選取菜單路徑Utility Menu | Plot | Areas，對(duì)建立的模型進(jìn)行從新顯示，在，對(duì)建立的模型進(jìn)行從新顯示，在ANSYS圖形輸出窗口中對(duì)所建模型的面進(jìn)行顯示。圖形輸出窗口中對(duì)所建模型的面進(jìn)行顯示。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.3 加載并求解 因?yàn)楸緦?shí)例是對(duì)盤(pán)軸結(jié)

33、構(gòu)中，將軸從盤(pán)心拔出的過(guò)程進(jìn)行非線性分析。根因?yàn)楸緦?shí)例是對(duì)盤(pán)軸結(jié)構(gòu)中，將軸從盤(pán)心拔出的過(guò)程進(jìn)行非線性分析。根據(jù)條件知道在這個(gè)過(guò)程中盤(pán)的外緣節(jié)點(diǎn)的自由度該全部約束。又由于建模時(shí)為據(jù)條件知道在這個(gè)過(guò)程中盤(pán)的外緣節(jié)點(diǎn)的自由度該全部約束。又由于建模時(shí)為了節(jié)約費(fèi)用，根據(jù)模型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，只建立了四分之一的模型，所以需要在分了節(jié)約費(fèi)用，根據(jù)模型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，只建立了四分之一的模型，所以需要在分析時(shí)定義對(duì)稱(chēng)邊條，來(lái)模擬真實(shí)的情況。析時(shí)定義對(duì)稱(chēng)邊條，來(lái)模擬真實(shí)的情況。 本實(shí)例的分析過(guò)程由兩個(gè)載荷步組成，第一個(gè)載荷步為過(guò)盈分析，求解盤(pán)本實(shí)例的分析過(guò)程由兩個(gè)載荷步組成，第一個(gè)載荷步為過(guò)盈分析，求解盤(pán)軸過(guò)盈安裝時(shí)的應(yīng)力

34、情況。第二個(gè)載荷步為將軸從盤(pán)心拔出時(shí)的接觸分析，分軸過(guò)盈安裝時(shí)的應(yīng)力情況。第二個(gè)載荷步為將軸從盤(pán)心拔出時(shí)的接觸分析，分析在這個(gè)過(guò)程中盤(pán)心面和軸的外表面之間的接觸應(yīng)力。它們都屬于大變形問(wèn)題，析在這個(gè)過(guò)程中盤(pán)心面和軸的外表面之間的接觸應(yīng)力。它們都屬于大變形問(wèn)題，屬于非線性問(wèn)題。在分析時(shí)需要定義一些非線性選項(xiàng)來(lái)幫助問(wèn)題的收斂。下面屬于非線性問(wèn)題。在分析時(shí)需要定義一些非線性選項(xiàng)來(lái)幫助問(wèn)題的收斂。下面進(jìn)行本實(shí)例的加載和求解操作。進(jìn)行本實(shí)例的加載和求解操作。 定義對(duì)稱(chēng)邊條和位移約束 定義并求解第一個(gè)載荷步 定義并求解第二載荷步 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.3 加載并求解 定義對(duì)稱(chēng)邊條和位移約束1定義軸對(duì)稱(chēng)

35、邊條。選取菜單路徑定義軸對(duì)稱(chēng)邊條。選取菜單路徑Main Menu | Solution | Define Loads | Apply | Structural | Displacement | Symmetry B. C. | On Areas，將彈出，將彈出Apply SYMM on Areas (在面上施加軸對(duì)稱(chēng)邊條在面上施加軸對(duì)稱(chēng)邊條)拾取對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊選取盤(pán)和軸的拾取對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊選取盤(pán)和軸的四個(gè)徑向截面。然后，單擊拾取對(duì)話框中的四個(gè)徑向截面。然后，單擊拾取對(duì)話框中的OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，對(duì)它們施加軸對(duì)按鈕關(guān)閉對(duì)話框，對(duì)它們施加軸對(duì)稱(chēng)邊條。稱(chēng)邊條。 2定義盤(pán)外

36、緣的位移約束。選取菜單路徑定義盤(pán)外緣的位移約束。選取菜單路徑Main Menu | Solution | Define Loads | Apply | Structural | Displacement | On Areas，將彈出，將彈出Apply U,ROT on Areas (在面在面上施加位移約束上施加位移約束)拾取對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊盤(pán)的外緣面，然后單擊拾取拾取對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊盤(pán)的外緣面，然后單擊拾取對(duì)話框中的對(duì)話框中的OK按鈕關(guān)閉拾取對(duì)話框，將彈出按鈕關(guān)閉拾取對(duì)話框，將彈出Apply U,ROT on Areas (在面上施加在面上施加位移約束位移約束)對(duì)話框。

37、對(duì)話框。 3在對(duì)話框中，單擊在對(duì)話框中，單擊DOFs to be constrainted (約束自由度約束自由度)列表框中的列表框中的“All DOF”，使其高亮度顯示，將其選中。其余設(shè)置保持缺省值，使其高亮度顯示，將其選中。其余設(shè)置保持缺省值(缺省的位移值為缺省的位移值為0)，單擊單擊OK按鈕關(guān)閉拾取對(duì)話框，完成對(duì)位移約束的定義。施加的軸對(duì)稱(chēng)約束和位移按鈕關(guān)閉拾取對(duì)話框，完成對(duì)位移約束的定義。施加的軸對(duì)稱(chēng)約束和位移約束如圖所示。約束如圖所示。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.3 加載并求解 定義并求解第一個(gè)載荷步 對(duì)于本實(shí)例，第一個(gè)載荷步是盤(pán)軸連接時(shí)的過(guò)盈配合分析，它屬于結(jié)構(gòu)靜力對(duì)于本實(shí)例，第

38、一個(gè)載荷步是盤(pán)軸連接時(shí)的過(guò)盈配合分析，它屬于結(jié)構(gòu)靜力分析的大變形分析。這里需要進(jìn)行的工作是指定分析類(lèi)型，載荷步選項(xiàng)，以及輸分析的大變形分析。這里需要進(jìn)行的工作是指定分析類(lèi)型，載荷步選項(xiàng)，以及輸出文件控制。出文件控制。 1指定分析類(lèi)型。選擇菜單路徑指定分析類(lèi)型。選擇菜單路徑Main Menu | Analysis Type | Solution | New Analysis，將會(huì)彈出，將會(huì)彈出New Analysis (新分析新分析)對(duì)話框，單擊對(duì)話框中的對(duì)話框，單擊對(duì)話框中的“Static”單單選按鈕，指定分析類(lèi)型為靜力分析。選按鈕，指定分析類(lèi)型為靜力分析。 2設(shè)定分析選項(xiàng)。選擇菜單路徑設(shè)定分

39、析選項(xiàng)。選擇菜單路徑Main Menu | Solution | Analysis Type | Soln Controls，將彈出求解控制對(duì)話框，如圖所示。，將彈出求解控制對(duì)話框，如圖所示。 3單擊單擊Basic (基本基本)選項(xiàng)卡左邊的選項(xiàng)卡左邊的Analysis Options (分析選項(xiàng)分析選項(xiàng))下拉框中的下拉框中的“Large Displacement Static”將其選中，使分析中考慮大變形影響。然后在將其選中，使分析中考慮大變形影響。然后在Time Control (時(shí)間控制區(qū)時(shí)間控制區(qū))中設(shè)定載荷步結(jié)束時(shí)間中設(shè)定載荷步結(jié)束時(shí)間Time at end of loadstep10

40、0，并關(guān)，并關(guān)掉自動(dòng)時(shí)間步掉自動(dòng)時(shí)間步(Automatic time stepping為為“Off”)。其余設(shè)置保持缺省，然后單。其余設(shè)置保持缺省，然后單擊對(duì)話框中的擊對(duì)話框中的OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框。按鈕關(guān)閉對(duì)話框。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.3 加載并求解 定義并求解第一個(gè)載荷步4進(jìn)行第一載荷步求解。選擇菜單路徑進(jìn)行第一載荷步求解。選擇菜單路徑Main Menu | Solution | Solve | Current LS，將彈出，將彈出STATUS Command (求解設(shè)置狀態(tài)求解設(shè)置狀態(tài)) 窗口和窗口和Solve Current Load Step (求解當(dāng)前載荷步求解當(dāng)前載荷步)對(duì)

41、話框。對(duì)話框。 5仔細(xì)閱讀求解狀態(tài)窗口中的信息，檢查所有的選項(xiàng)和設(shè)置是否都正確。如仔細(xì)閱讀求解狀態(tài)窗口中的信息，檢查所有的選項(xiàng)和設(shè)置是否都正確。如果正確，單擊對(duì)話框中的果正確，單擊對(duì)話框中的OK按鈕，對(duì)當(dāng)前載荷步進(jìn)行求解。如果有不對(duì)的地按鈕，對(duì)當(dāng)前載荷步進(jìn)行求解。如果有不對(duì)的地方，單擊對(duì)話框中的方，單擊對(duì)話框中的Cancel按鈕，取消這次求解，對(duì)正確的設(shè)置進(jìn)行修改并按鈕，取消這次求解，對(duì)正確的設(shè)置進(jìn)行修改并從新求解。從新求解。 6ANSYS程序會(huì)在求解時(shí)彈出不同的狀態(tài)對(duì)話框顯示正在進(jìn)行的求解內(nèi)容。程序會(huì)在求解時(shí)彈出不同的狀態(tài)對(duì)話框顯示正在進(jìn)行的求解內(nèi)容。經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)算求解之后，會(huì)彈出求解完成提

42、示對(duì)話框，單擊經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)算求解之后，會(huì)彈出求解完成提示對(duì)話框，單擊Close按鈕，完按鈕，完成第一載荷步的求解。成第一載荷步的求解。 7求解完成之后求解完成之后ANSYS圖形顯示窗口中顯示的是求解過(guò)程的迭代曲線，選圖形顯示窗口中顯示的是求解過(guò)程的迭代曲線，選擇菜單路徑擇菜單路徑Utility Menu | Replot，可以對(duì)窗口中的內(nèi)容重新顯示成盤(pán)軸結(jié)果，可以對(duì)窗口中的內(nèi)容重新顯示成盤(pán)軸結(jié)果的有限元模型。的有限元模型。應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.3 加載并求解 定義并求解第二載荷步 本實(shí)例中，第二載荷步是求解將軸從盤(pán)心拔出過(guò)程中軸和盤(pán)的接觸應(yīng)力情況。本實(shí)例中，第二載荷步是求解將軸從盤(pán)心拔出

43、過(guò)程中軸和盤(pán)的接觸應(yīng)力情況。在這個(gè)載荷步中需要定義軸的位移值在這個(gè)載荷步中需要定義軸的位移值(沿軸向移動(dòng)的距離沿軸向移動(dòng)的距離)。同時(shí)，需要定義多個(gè)載。同時(shí)，需要定義多個(gè)載荷子步來(lái)進(jìn)行迭代求解。下面是定義并求解第二載荷步的具體操作過(guò)程。荷子步來(lái)進(jìn)行迭代求解。下面是定義并求解第二載荷步的具體操作過(guò)程。 1設(shè)定分析選項(xiàng)和輸出控制選項(xiàng)。選擇菜單路徑設(shè)定分析選項(xiàng)和輸出控制選項(xiàng)。選擇菜單路徑Main Menu | Solution | Analysis Type | Soln Controls，將彈出，將彈出Solution Controls (求解控制求解控制)對(duì)話框。對(duì)話框。 2在求解控制對(duì)話框中的

44、在求解控制對(duì)話框中的Basic (基本基本)選項(xiàng)卡中，將選項(xiàng)卡中，將Analysis Options (分析選項(xiàng)分析選項(xiàng))設(shè)置為設(shè)置為“Large Displacement Static”，指定為大變形分析。將，指定為大變形分析。將Time Control (時(shí)間時(shí)間控制控制)區(qū)的區(qū)的Time at end of loadstep (載荷步結(jié)束時(shí)間載荷步結(jié)束時(shí)間)設(shè)置為設(shè)置為“250”，并打開(kāi)，并打開(kāi)Automatic time stepping(自動(dòng)時(shí)間步選項(xiàng)自動(dòng)時(shí)間步選項(xiàng)) ，設(shè)置為，設(shè)置為“On”)。并且將。并且將Number of substeps (載荷子步數(shù)載荷子步數(shù))文本框設(shè)置為

45、文本框設(shè)置為“150”，Max no. of substeps (最大子步數(shù)最大子步數(shù))為為“10000”，Min no. of substeps (最小載荷子步數(shù)最小載荷子步數(shù))為為“10” ，如圖所示。，如圖所示。 3單擊對(duì)話框右邊單擊對(duì)話框右邊Write Items to Results File (結(jié)果輸出項(xiàng)結(jié)果輸出項(xiàng))設(shè)置區(qū)下面的設(shè)置區(qū)下面的Frequency (輸出頻率輸出頻率)下拉框中的下拉框中的“Write every substep”，將每個(gè)載荷子步結(jié)果都，將每個(gè)載荷子步結(jié)果都輸出到結(jié)果文件中。然后單擊輸出到結(jié)果文件中。然后單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框。按鈕關(guān)閉對(duì)話框。 應(yīng)用力學(xué)研

46、究所 李永強(qiáng)16.3 加載并求解 定義并求解第二載荷步 4施加位移載荷施加位移載荷(將軸沿軸向平移將軸沿軸向平移40mm，拔出盤(pán)孔，拔出盤(pán)孔)。選取菜單路徑。選取菜單路徑Utility Menu | Select | Entities，將彈出，將彈出Select Entities (選擇實(shí)體選擇實(shí)體)對(duì)話框。單擊對(duì)話框中對(duì)話框。單擊對(duì)話框中最上面下拉框中的最上面下拉框中的“Node”，指定選擇對(duì)象為節(jié)點(diǎn)。接著在下面的下拉框中單，指定選擇對(duì)象為節(jié)點(diǎn)。接著在下面的下拉框中單擊擊“By Location”，指定選擇方式為根據(jù)坐標(biāo)值來(lái)選取。單擊，指定選擇方式為根據(jù)坐標(biāo)值來(lái)選取。單擊“Z coordin

47、ates”單選按鈕，在下面的文本框中輸入單選按鈕，在下面的文本框中輸入“140” ，指定選取，指定選取Z坐標(biāo)值為坐標(biāo)值為140的所有節(jié)點(diǎn)。的所有節(jié)點(diǎn)。單擊單擊Sele All按鈕，然后單擊按鈕，然后單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成選取。按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成選取。 5選取菜單路徑選取菜單路徑Main Menu | Solution | Define Loads | Apply | Structural | Displacement | On Nodes，將彈出施加節(jié)點(diǎn)位移載荷拾取對(duì)話框，單擊對(duì)話框中，將彈出施加節(jié)點(diǎn)位移載荷拾取對(duì)話框，單擊對(duì)話框中的的Pick All按鈕，將彈出按鈕，將彈出Apply

48、 U,ROT on NOdes (施加節(jié)點(diǎn)位移載荷施加節(jié)點(diǎn)位移載荷)對(duì)話框，如對(duì)話框，如圖所示。單擊對(duì)話框中約束自由度列表框中的圖所示。單擊對(duì)話框中約束自由度列表框中的“UZ”，使其高亮度顯示。然后，使其高亮度顯示。然后在在Displacement value (位移值位移值)文本框中輸入文本框中輸入“40”，其余設(shè)置保持缺省，單擊，其余設(shè)置保持缺省，單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成位移載荷的施加。按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成位移載荷的施加。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.3 加載并求解 定義并求解第二載荷步 6選取菜單路徑選取菜單路徑Utility Menu | Select | Everythings，

49、選取所有的有限元元素。，選取所有的有限元元素。 7由于大變形影響和加載方式在第一載荷步中都已經(jīng)設(shè)置，這里不需要再重由于大變形影響和加載方式在第一載荷步中都已經(jīng)設(shè)置，這里不需要再重新定義。下面直接求解第二載荷步。選擇菜單路徑新定義。下面直接求解第二載荷步。選擇菜單路徑Main Menu | Solution | Solve | Current LS，將彈出，將彈出STATUS Command (求解設(shè)置狀態(tài)求解設(shè)置狀態(tài)) 窗口和求解窗口和求解Solve Current Load Step (當(dāng)前載荷步當(dāng)前載荷步)對(duì)話框。對(duì)話框。 8仔細(xì)閱讀求解狀態(tài)窗口中的信息，檢查所有的選項(xiàng)和設(shè)置是否都正確，然

50、仔細(xì)閱讀求解狀態(tài)窗口中的信息，檢查所有的選項(xiàng)和設(shè)置是否都正確，然后關(guān)閉它。如果信息正確，單擊求解當(dāng)前載荷步對(duì)話框框中的后關(guān)閉它。如果信息正確，單擊求解當(dāng)前載荷步對(duì)話框框中的OK按鈕，對(duì)當(dāng)按鈕，對(duì)當(dāng)前載荷步進(jìn)行求解。如果有不對(duì)的地方，單擊對(duì)話框中的前載荷步進(jìn)行求解。如果有不對(duì)的地方，單擊對(duì)話框中的Cancel按鈕，取消這按鈕，取消這次求解，對(duì)不對(duì)的設(shè)置進(jìn)行修改并重新求解。次求解，對(duì)不對(duì)的設(shè)置進(jìn)行修改并重新求解。 9ANSYS程序會(huì)在求解時(shí)彈出不同的狀態(tài)對(duì)話框顯示正在進(jìn)行的求解內(nèi)容，程序會(huì)在求解時(shí)彈出不同的狀態(tài)對(duì)話框顯示正在進(jìn)行的求解內(nèi)容，經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)算求解都完成之后，會(huì)彈出求解完成提示對(duì)話框，單

51、擊經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)算求解都完成之后，會(huì)彈出求解完成提示對(duì)話框，單擊Close按鈕，按鈕，完成第二載荷步的求解。完成第二載荷步的求解。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.4 結(jié)果分析 上面對(duì)軸和盤(pán)的接觸分析進(jìn)行了求解，下面我們首先將分析上面對(duì)軸和盤(pán)的接觸分析進(jìn)行了求解，下面我們首先將分析過(guò)程中建立的四分之一模型擴(kuò)展成完整的盤(pán)軸結(jié)構(gòu)模型，然后通過(guò)程中建立的四分之一模型擴(kuò)展成完整的盤(pán)軸結(jié)構(gòu)模型，然后通過(guò)通用后處理器過(guò)通用后處理器(POST1) 來(lái)觀察求解的結(jié)果。來(lái)觀察求解的結(jié)果。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.4 結(jié)果分析 在通用后處理器中，主要觀察兩個(gè)載荷步求解的盤(pán)軸過(guò)盈配合應(yīng)力和將軸從在通用后處理器中，主要

52、觀察兩個(gè)載荷步求解的盤(pán)軸過(guò)盈配合應(yīng)力和將軸從盤(pán)孔拔出時(shí)在接觸面上的接觸應(yīng)力情況。也可通過(guò)盤(pán)孔拔出時(shí)在接觸面上的接觸應(yīng)力情況。也可通過(guò)ANSYS提供的動(dòng)畫(huà)功能觀察整提供的動(dòng)畫(huà)功能觀察整個(gè)過(guò)程的動(dòng)畫(huà)顯示，具體操作過(guò)程如下。個(gè)過(guò)程的動(dòng)畫(huà)顯示，具體操作過(guò)程如下。 1擴(kuò)展模型。選取菜單路徑擴(kuò)展模型。選取菜單路徑Utility Menu | PlotCtrls | Style | Symmetry Expansion | Periodic/Cyclic Symmetry，將彈出，將彈出Periodic/Cyclic Symmetry Expansion (周期、軸周期、軸對(duì)稱(chēng)擴(kuò)展對(duì)稱(chēng)擴(kuò)展)對(duì)話框，如圖所示

53、。對(duì)話框，如圖所示。 2單擊對(duì)話框中的單擊對(duì)話框中的“1/4 Dihedral Sym”單選按鈕，指定要擴(kuò)展的對(duì)稱(chēng)類(lèi)型為四分單選按鈕，指定要擴(kuò)展的對(duì)稱(chēng)類(lèi)型為四分之一兩面角系統(tǒng)。原來(lái)我們建立的四分之一模型將會(huì)被擴(kuò)展成為整個(gè)的盤(pán)軸結(jié)構(gòu)之一兩面角系統(tǒng)。原來(lái)我們建立的四分之一模型將會(huì)被擴(kuò)展成為整個(gè)的盤(pán)軸結(jié)構(gòu)模型，如圖所示。模型，如圖所示。3查看過(guò)盈配合時(shí)盤(pán)軸結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況。選擇菜單路徑：查看過(guò)盈配合時(shí)盤(pán)軸結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況。選擇菜單路徑：Main Menu | General Pestpro | Read Results | By Load Step。將彈出。將彈出Read Results by

54、Load Step Number (根據(jù)載荷步數(shù)讀取結(jié)果根據(jù)載荷步數(shù)讀取結(jié)果)對(duì)話框，保持對(duì)話框中的缺省設(shè)置對(duì)話框，保持對(duì)話框中的缺省設(shè)置(缺省值為缺省值為L(zhǎng)STEP=1,SBSTEP=LAST)，單擊，單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，讀取第一載荷步的最后一按鈕關(guān)閉對(duì)話框，讀取第一載荷步的最后一個(gè)載荷子步的結(jié)果。個(gè)載荷子步的結(jié)果。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.4 結(jié)果分析4選擇菜單路徑選擇菜單路徑Main Menu | General Postproc | Plot Results | Contour Plot | Nodal Solu，將會(huì)彈出，將會(huì)彈出Contour Nodal Solution

55、Data (繪制節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)的等值線繪制節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)的等值線)對(duì)話框。對(duì)話框。5在對(duì)話框中要顯示項(xiàng)目的靠近左邊的列表框中，單擊在對(duì)話框中要顯示項(xiàng)目的靠近左邊的列表框中，單擊“Stress”使其高亮度使其高亮度顯示。在靠近右邊的列表框中，卷動(dòng)到等效應(yīng)力顯示。在靠近右邊的列表框中，卷動(dòng)到等效應(yīng)力“Von Mises SEQV”后，單擊后，單擊它使其高亮度顯示，然后單擊它使其高亮度顯示，然后單擊OK按鈕。在按鈕。在ANSYS圖形輸出窗口中將會(huì)顯示盤(pán)圖形輸出窗口中將會(huì)顯示盤(pán)軸結(jié)構(gòu)過(guò)盈配合產(chǎn)生的等效應(yīng)力等值線圖，如圖所示。軸結(jié)構(gòu)過(guò)盈配合產(chǎn)生的等效應(yīng)力等值線圖，如圖所示。 6下面來(lái)查看拔出過(guò)程中某一時(shí)刻軸的接

56、觸面上的壓力分布。選擇菜單路徑：下面來(lái)查看拔出過(guò)程中某一時(shí)刻軸的接觸面上的壓力分布。選擇菜單路徑：Main Menu | General Pestpro | Read Results | By Time/Freq，將彈出，將彈出Read Results by Time or Frequency (根據(jù)時(shí)間和頻率來(lái)查看結(jié)果根據(jù)時(shí)間和頻率來(lái)查看結(jié)果)對(duì)話框，如圖所示。對(duì)話框，如圖所示。在對(duì)話框中的在對(duì)話框中的Value of time or freq (時(shí)間值時(shí)間值)文本框中輸入文本框中輸入“120”，指定時(shí)間為，指定時(shí)間為120，然后單擊，然后單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框。按鈕關(guān)閉對(duì)話框。 應(yīng)用力學(xué)研

57、究所 李永強(qiáng)16.4 結(jié)果分析7選出接觸單元。選取菜單路徑選出接觸單元。選取菜單路徑Utility Menu | Select | Entities，將彈出選擇實(shí)，將彈出選擇實(shí)體體(Select Entities)對(duì)話框。單擊對(duì)話框中最上面下拉框中的對(duì)話框。單擊對(duì)話框中最上面下拉框中的“Element”，指定，指定選擇對(duì)象為單元。接著在下面的下拉框中單擊選擇對(duì)象為單元。接著在下面的下拉框中單擊“By Elem Name”，指定選擇方，指定選擇方式為根據(jù)單元名來(lái)選取。在下面的式為根據(jù)單元名來(lái)選取。在下面的“Element Name”文本框中輸入文本框中輸入“174” ，指，指定選取所有接觸單元。

58、單擊定選取所有接觸單元。單擊Sele All按鈕，然后單擊按鈕，然后單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成選取。選取。 8顯示選擇結(jié)果。選取菜單路徑顯示選擇結(jié)果。選取菜單路徑Utility Menu | Plot | Elements，在圖形輸出窗，在圖形輸出窗口中將顯示選取的所有接觸單元，如圖所示。口中將顯示選取的所有接觸單元，如圖所示。 9選擇菜單路徑選擇菜單路徑Main Menu | General Postproc | Plot Results | Contour Plot | Nodal Solu，將會(huì)彈出，將會(huì)彈出Contour Nodal Solution Data (

59、繪制節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)的等值線繪制節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)的等值線)對(duì)話框。在要顯示項(xiàng)目的靠近左邊的列表框中，單擊對(duì)話框。在要顯示項(xiàng)目的靠近左邊的列表框中，單擊“Contact”使其高亮度顯使其高亮度顯示。在靠近右邊的列表框中，卷動(dòng)到壓力示。在靠近右邊的列表框中，卷動(dòng)到壓力“Pressure PRES”后，單擊它使其高后，單擊它使其高亮度顯示，然后單擊亮度顯示，然后單擊OK按鈕。在按鈕。在ANSYS圖形輸出窗口中，將會(huì)顯示盤(pán)軸結(jié)構(gòu)圖形輸出窗口中，將會(huì)顯示盤(pán)軸結(jié)構(gòu)在在120時(shí)接觸單元上的壓力分布云圖，如圖所示。時(shí)接觸單元上的壓力分布云圖，如圖所示。 應(yīng)用力學(xué)研究所 李永強(qiáng)16.4 結(jié)果分析10選取菜單路徑選取菜單路徑Utility Menu