ANSYS接触分析_图文

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1、1.滚动轴承静力学仿真分析从第二章用赫兹理论求解滚动轴承内部接触应力，它有许多的局限性，即只能求解两个材料相同物体的接触，两接触物体之间没有摩擦（完全光滑），还有两接触面的尺寸相对于接触表面的半径很小等。可知赫兹接触理论不能给滚动轴承静态接触一个精确解，所以经典的赫兹接触理论根本无法求解一些非线性接触问题，但是有限元软件可以精确的处理非线性接触问题，所以本论文选用有限元软件ANSYS以数值计算的方法去处理滚动轴承的非线性接触问题，求出滚动轴承内部接触应力和变形，并与第二章用赫兹法求解结果对比。1.1有限元模型建立1.1.1

2、几何模型的建立根据表3-1滚动轴承6310的基本尺寸，首先在SolidWorks中建立三维立体模型，由于边棱和倒角对滚动轴承静力学分析影响很小，建模时忽略掉滚动轴承模型的倒角与边棱，为了符合有限元模拟的需要，建模时设置滚动轴承的径向和轴向游隙都为零。保持架在滚动轴承中的作用是使得各个滚动体均匀的分布在内外圈之间，而在静力学仿真中保持架对仿真结果影响不大，故建模时略掉。滚动轴承的各个部件都选为轴承钢GGrl5材料，泊松比0.3,弹性模量为207GPa,密度7830Kg/m3o1.1.2网格划分将三维模型导入ANSYSwork

3、bench环境中进行网格划分。网格划分的好坏直接影响冇限元模型的好坏，影响电脑计算时间和最后仿真结果的精度。网格划分的一般步骤是单元类型的选择、材料类型选择、单元尺寸大小设置等，只有进行了正确的设置之后才可以进行网格划分。对模型进行网格划分有如下几种方法:自曲网格划分法、映射网格划分法、扫描网格法和自适应网格法。本文采用三维实体SOLID单元对模型进行网格划分。网格划分越细密越能精确的求解轴乐赫兹接触问题。从计算结果精确度和电脑计算时间长两者Z间的孑盾出发，整体设置约为网格的大小为接触椭圆短轴长的一半，具体设置为滚动体为0

4、.5mm,内外圈为0.8mm。而滚动轴承是对称结构，用滚动轴承的四分之一代替整个滚动轴承进行有限元分析。内圈和外圈采用六面体主导网格方法划分网格，滚动体采用自由网格方法划分，网格划分完成后模型共冇250742个单元和512954个节点。图（）为有限元分析模型。0.00500025.00100.00(mm)■^ZZZZZZJ75.00Geometry‘〈PrintPreview入R«portPreview/1.1.3接触对的建立滚动体与内外圈滚道之间使用面■面接触方式建立接触对，内外圈滚道设为目标面（凹面），滚动体设为接触

5、面（凸面），基于实际条件，选择接触对种类为摩擦，摩擦系数设置为0.05,设置默认的接触刚度，接触公式采用罚函数，在四分之一模型中共建立4个接触对。建立的接触对如图3-3所示1.1.4边界条件和载荷的设置边界条件的设置：根据该轴承的实际工作情况，对轴承外圈圆周面施加全约束，來模拟轴頂座对外圈的约束；对内外圈侧面施加轴向约束，來模拟轴承在实际运行过程屮不能发生轴向运动；对滚动体施加轴向和切向约束，只允许英在径向发生弹性变形，以防止滚动体在静力分析中产生刚体位移。载荷的施加：对内圈内表面下半部分施加径向的轴承载荷，以模拟来自轴的

6、径向力施加的载荷，载荷大小为2500N,如图$所示。B:StaticStructuralStaticStructuralTime:1・s2016/6/1118>41DisplacementCylindricalSupport:0・mmDisplacement3CylindricalSupport2:0・mmBearingLoad:625.NDisplacement4叵叵0.0050.00100.00(mm)25X)075.0014.01.2仿真结果分析图3・4的（a）〜（d）分别为滚动轴承整体在轴向截面外圈、内圈、滚动体和

7、总的应力云图。20^00(mm)UM!MPaTimet1■W1M75)04)心那J79.il50畑227S151M7SJWMwtOQOO10^00B:StaticStructuralEquivalentStressType：Equivalent(von-Mises)StressUnit:MPaTime:12016/6/111853S92A9Max606X6530£3454.99379.1630333227.5151X66:StatkEqur/dentType:EquiUnit:MPiTime:12016/6/11175*8

8、32SS392e9Min0J0015^)0030,000(m68249Max606.66530朋454.99379.16303332275151.6675.8325.539N9Minoimo接触区域尺寸:B:StaticStructuralPenetrationType:PenetrationUnit: