《ansys接触分析实例》.pdf

第20 章 接触分析实例 在这个实例中，将对一个盘轴紧配合结构进行接触分析。第一个载荷步分析轴和盘在 过盈配合时的应力，第二个载荷步分析将该轴从盘心拔出时轴和盘的接触应力情况。 20.1 问题描述： 在旋转机械中通常会遇到轴与轴承、轴与齿轮、轴与盘连接的问题，根据各自的不同 情况可能有不同的连接形式。但大多数连接形式中存在过盈配合，也就是涉及到接触问题 的分析。这里我们以某转子中轴和盘的连接为例，分析轴和盘的配合应力以及将轴从盘中 拔处时盘轴连接处的应力情况。 本实例的轴为一等直径空心轴，盘为等厚度圆盘，其结构及尺寸如图20.1 所示。由于 模型和载荷都是轴对称的，可以用轴对称方法进行分析。这里为了后处理时观察结果更直 观，我们采用整个模型的四分之一进行建模分析，最后将其进行扩展，来观察整个结构的 变形及应力分布、变化情况。盘和轴用同一种材料，其性质如下： 弹性模量： EX=2.1E5 泊松比： NUXY=0.3 接触摩擦系数 ： MU=0.2 20.1 盘轴结构图 20.2 建立有限元模型 在ANSYS6.1 中，首先我们通过完成如下工作来建立本实例的有限元模型，需要完成 的工作有：指定分析标题，定义单元类型，定义材料性能，建立结构几何模型、进行网格 划分等。根据本实例的结构特点，我们将首先建立代表盘和轴的两个 1/4 圆环面，然后对 其进行网格划分，得到有限元模型。 20.2.1 设置分析标题 本实例为进行如图20.1 所示的盘轴结构的接触分析，属于非线性结构分析范畴。跟前 面实例一样，为了在后面进行菜单方式操作时的方便，需要在开始分析时就指定本实例分 析范畴为“Structural”。本实例的标题可以命名为：“Analysis of a Axis Contacting a hole in a Disc ”，具体的操作过程如下： 1．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Jobname，将弹出Change Jobname (修改文 件名)对话框，如图 20.2 所示。在 Enter new jobname (输入新文件名)文本框中输入文字 “CH20 ”，为本分析实例的数据库文件名。并单击New log and error files (新的日志和错误 文件)单选框，使其变为 “Yes ”，为本实例的分析过程创建新的日志。单击 按钮关 闭对话框，完成文件名的修改。 图20.2 修改文件名对话框 2 ．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Title ，将弹出Change Title (修改标题)对话 框，如图20.3 所示。在Enter new title (输入新标题)文本框中输入文字“Analysis of a Axis Contacting a hole in a Disc ”，为本分析实例的标题名。单击 按钮，完成对标题名的 指定。 图20.3 修改标题对话框 3 ．选取菜单路径Utility Menu | Plot | Replot，指定的标题“Analysis of a Axis Contacting a hole in a Disc ”将显示在图形窗口的左下角( 图略) 。 4 ．选取菜单路径Main Menu | Preference ，将弹出Preference of GUI Filtering (菜单过滤 参数选择)对话框。单击 Structual(结构)选项使之被选中，以将菜单设置为与结构分析相关 的选项。单击 按钮关闭，完成分析范畴的指定。 20.2.2 定义单元类型 本实例分析的问题中涉及到大变形，故选用Solid 185 单元类型来建立本实例的模型。 本接触问题属于面面接触，目标面和接触面都是柔性的，将使用接触单元 TARGE170 和 CONTA174 来模拟接触面。接触单元在分析过程中