ANSYS对压下螺丝与螺纹接触问题分析

2016-10-25 by:CAE仿真在线来源:互联网

本期分享主要是对螺丝和螺母的有限元分析,对压下螺丝、压下螺母进行接触分析,给出压下螺丝螺母内的应力分布、位移分布以及最大应力值、发生位置,校核零件是否满足强度要求。

1、三维模型的创建及导入

(1)、应用CAXA建立压下螺丝螺纹的接触二维模型并保存为*.igs格式,并按file--import----IGES将导入ansys中。

(2)、建立单元类型

ANSYS Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete设置单元类型为solid Quad 4node 182

点击单元Options,将Element Behavior设为Axisymmetric(轴对称)

(3)、设置材料属性

ANSYS Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Model添加压下螺丝材料模型,弹性模量2.06e5MPa,泊松比0.3

添加压下螺母材料模型,弹性模量1.8e5MPa,泊松比0.3

(4)、ANSYS Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By lines分别创建压下螺丝、螺母

(5)、网格划分

ANSYS Main Menu>Preprocessor>Meshing>Meshtool 对压下螺丝进行网格划分

在MeshTool对话框中,Element Attributes中,点击set,Element type number 设为1 PLANE42,Material Numeber设为1

选择智能网格划分(选中Smart Size),网格疏密程度设为4点击mesh,选中压下螺丝。

同理对压下螺母进行网格划分,只是将材料模型换为2号。最终得到划分网格后的模型

(6)、建立螺纹之间的接触

A、目标面(Target surface)拾取,类型为:Lines

B、点击”Pick Target”,拾取图中压下螺丝上与压下螺母接触的线,拾取方式可结合single和loop

C、点击ok后,回到接触对向导Contact Winzard对话框,点击next拾取接触面contact surface,

D、拾取压下螺母上与压下螺丝接触的线

E、点击next,设置摩擦系数为0.3,点击create

F、检查接触面方向是否正确(方向朝向彼此是正确的)

2、施加载荷和约束

(1)、压下螺母上方施加固定Y向位移约束

(2)、压下螺丝中心线固定X方向位移

(3)、在压下螺丝下表面施加压力载荷,压力大小为:轧制力P/2/压下螺丝断面积

3、求解

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

ANSYS Main Menu>General PostProc>Plot Results>DeformesShape读取变形结果

(2)、ANSYS Main Menu>General PostProc>Plot Results>Nodal Solu>Nodal Solution> DOF solutin>X-component of Displacement读取径向位移场

(3)

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

(4)、ANSYS Main Menu>General PostProc>Plot Results>Nodal Solu>Nodal Solution>Contact>Contact Pressure读取接触压力

由上图可知接触应力最大为107.769MPa,又因为许用接触应力为,所以压下螺丝和压下螺母符合接触强度要求。

4、结果分析

项目主要由ansys软件进行分析,最终从图可知:1750轧机机架的纵向刚度为1.5e10N/m,等效应力较大的上横梁的等效应力最大为69.1MPa,立柱的最大等效应力为41.1MPa,均符合强度要求。对于350轧机的压下螺丝以及压下螺母的接触分析可知,越靠近端面处接触应力越大,最大径向位移为0.006662,最大垂直位移为0.056794,最大接触应力1074.769MPa,符合强度要求。

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