接触分析实例

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1、ANSYS接触分析实例在此实例中，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。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

2、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图1盘轴结构图2建立有限元模型在ANSYS9.0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。2.1设置分析标题本实例为进行如图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

3、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：“ANSYSOFZHOU”，具体的操作过程如下：1．选取菜单路径UtilityMenu

4、File

5、ChangeJobname，将弹出ChangeJobname(修改文件名)对话框，如图20.2所示。在Enternewjobname(输入新文件名)文本框中输入文字“ZHOU”，为本分析实例的数据库文件名。并单击Newloganderrorfiles(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

6、。图2修改文件名对话框2．选取菜单路径UtilityMenu

7、File

8、ChangeTitle，将弹出ChangeTitle(修改标题)对话框，如图3所示。在Enternewtitle(输入新标题)文本框中输入文字“ANSYSOFZHOU”，为本分析实例的标题名。单击按钮，完成对标题名的指定。图3修改标题对话框3．选取菜单路径UtilityMenu

9、Plot

10、Replot，指定的标题“ANSYSOFZHOU”将显示在图形窗口的左下角。4．选取菜单路径MainMenu

11、Preference，将弹出PreferenceofGUIFiltering(菜单过滤参数选择)对话框。单击Structual

12、(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。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Solid185单元类型来建立本实例的模型。下面为定义单元类型的具体操作过程。1．选取菜单路径MainMenu

13、Preprocessor

14、ElementType

15、Add/Edit/Delete，将弹出ElementTypes(单元类型)对话框。单击对话框中的按钮，将弹出LibraryofElementTypes(单元类型库)对话框,如图4所示。图4单元类型库对话框2．在单元类型库对话框中，靠近左边的列表中，单击“StructuralSolid”

16、一次，使其高亮度显示，指定添加的单元类型为结构实体单元。然后，在靠近右边的列表中，单击“Brick8node185”一次，选定单元类型Solid185为第一类单元。单击对话框中的按钮，关闭LibraryofElementTypes对话框。然后，ElementTypes(单元类型)对话框会重新显示，且在对话框中的单元列表框中列出了定义的单元类型1：Solid185，如图5所示。图5定义的单元类型3．单击ElementTypes(单元类型定义)对话框中的按钮，关闭对话框，完成单元类型的定义。2.3定义材料属性本实例中盘轴使用同一种材料类型，所以只需定义一种材料就可以了。下面是具体的操作过程。1．

17、选取菜单路径MainMenu

18、Preprocessor

19、MaterialProps

20、MaterialModels，将弹出DefineMaterialModelBehavior(材料模型定义)对话框，如图6所示。图6材料模型定义对话框2．在对话框的右边选项框中，依次双击Structural

21、

22、Linear

23、

24、Elastic

25、

26、Isotropic，将弹出1号材料的弹性模量EX和泊松比PRXY的定义对话框，如图7所