工程案例：凸轮机构疲劳断裂分析（刚柔耦合及疲劳）

一、问题描述：

凸轮机构在实际使用中，在切面位置发生断裂，进行强度及疲劳分析，找出断裂失效原因并优化结构。

二、步骤：

• 材料：钢材（带疲劳特性参数的钢材，可直接进行疲劳分析）；
• 几何：清理小孔，部分零件合为一个part；
• 模型：分配疲劳材料；全部柔体【部分部件可改为刚体，加快求解】；抑制2个小平板；
• 局部坐标系：凸轮旋转中心；
• 接触：绑定、3个光滑摩擦（to touch）；不要有多余的绑定防止过约束引起大应力【接触可调整，如加入摩擦系数，调整接触间隙】，具体接触设置如下图所示：

• 弹簧：回位弹簧，刚度20N/MM，阻尼5NS/MM（可防止跳动，该参数可调整，参考汽车悬架的刚度25n/mm，阻尼5ns/mm）；
• 网格：sweep+六面体为主；网格整体尺寸用24mm；关键部件6mm、凸轮面6mm，导向杆接触位置等4mm，测试计算时放弃中节点；（精确计算时建议整体6mm局部3mm，打开中节点）；测试网格如下图所示：

• 分析设置：
• （1）时间=0.2s（对应108°，实际只有102.6°存在凸轮与滚轮的接触，为了求解时间考虑只计算一周中接触的部分及6°的卸载应力，用于疲劳计算）；
• （2）子步324-108-1000【该参数可调整，如108-54-1000】；
• （3）打开大变形；
  

• 载荷：

• （1）1000N恒定力；

• （2）凸轮-108°旋转角度；

• （3）重力

• 约束：

• （1）固定；

• （2）上料杆及下料杆施加远端约束，只保留UY自由度；

• （3）导向杆孔也施加远端约束，只保留UY自由度；

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• 后处理：查看应力及变形；
  

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• 然后使用Fatigue进行应力疲劳分析。