首页/文章/ 详情

咨询项目:卡扣滑动计算报告

5年前浏览5123

摘要


根据提供的卡扣几何模型、材料数据、载荷数据,对其进行卡扣滑动计算。采用ANSYS建立卡扣的有限元模型并施加载荷,获得卡扣的滑动力曲线。


关键字:ANSYS非线性接触;卡扣;滑动力


1 问题来源与分析目的


根据提供的卡扣与导轨几何模型、材料数据、载荷数据,对其进行卡扣滑动计算。采用ANSYS建立卡扣的有限元模型并施加载荷,获得卡扣滑动时的滑动力的大小。




1  卡扣与导轨的实际模型





2计算目的



2过程说明


2.1几何模型


本次分析模型由微软中心提供,如下图所示。根据分析目的和模型特点,可以采用二分之一模型,并根据边界处理条件对模型进行一定的简化,以达到减少计算规模的目的,实际用于计算的几何模型如图4所示:


3初始几何模型


4计算使用的几何模型


2.2约束和加载


根据分析目的,需要获取卡扣滑动时的滑动力大小,直接进行滑动力的施加,不容易得到准确的计算结果,而且对计算过程中的数值稳定性有一定的影响,所以将载荷加载改为位移加载,提取支反力大小,最终确定滑动力与滑动距离的关系,获得最终的计算结果。实际约束和加载如下图所示,导轨(蓝**域)底面进行固定约束,卡扣尾端(红**域)施加位移载荷,大小为11mm。


5约束和位移加载


3计算模型与计算数据


3.1计算所用单位


整个计算过程中所采用的单位系统为:长度-毫米(mm)质量-(t)-牛顿(N)时间-(sec)导出单位:密度-/毫米3 (t/ mm3)弹性模量-/毫米2(N/mm2)MPa应力-/毫米2(N/mm2)MPa


3.2材料数据


卡扣和导轨的材料(Ticona)参数如下表所示


1   材料力学参数













材料名称


弹性模量(Gpa


泊松比


屈服极限(Mpa


摇臂


15


0.35


12



由于卡扣在滑动过程中会发生较大变形,并产生较大的应力,会发生塑性变形,所以需要输入塑性区域的材料参数,采用各向同性的多线性材料本构,输入其应力应变曲线,如下图所示:



6  材料的应力应变曲线


2  塑性区域的应力—应变数据





















应变


0


1e-3


4e-3


5e-3


6e-3


8e-3


1.6e-2


应力(Mpa


12


46


136


149


154


158


162



3.3计算模型的处理


根据模型的结构特点,生成高质量的网格。选择不同单元类型进行网格划分:由于卡扣在滑动过程中会与导轨相互挤压,导致网格的扭曲变形,所以需要对接触区域进行六面体(Solid186)网格划分,其他区域进行四面体(Solid187)网格划分,导轨其他部分为不关心区域,所以采用较粗网格,卡扣区域需要得到较好的应力结果,所以采用四面体网格加密,总体单元数为66557个,节点数为112923个。最终形成的整体有限元计算模型如下图所示:





7  有限元模型


3.3计算模型的处理


对于卡扣与导轨之间的接触关系处理是本次分析的重点,根据实验获得的摩擦系数,导轨与卡扣之间的摩擦系数为0.2,导轨为目标面(蓝色),卡扣为接触面(红色),接触算法为Augmented Lagrange算法,罚刚度因子为0.2





8  接触设置


4计算结果





9计算完成后的卡扣位置



10卡扣滑动后产生的残余应力





11 卡扣滑动后产生的塑性变形






12 卡扣滑动位移与滑动力的变化曲线


5总结


根据上述计算结果可知,卡扣在初始滑动中的最大滑动力为4.7N,因为采用的是1/2模型,所以在原有数值上需要乘以2。后续滑动需要的滑动力为4.2N,原因是卡扣发生了较小的塑性变形,产生了不可恢复的变形。

WorkbenchMechanical静力学
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2019-03-12
最近编辑:5年前
-lsdyna-
硕士 | 高级仿真应用... 签名征集中
获赞 715粉丝 10012文章 131课程 192
点赞
收藏
未登录
还没有评论

课程
培训
服务
行家

VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈