UG有限元分析解析第11章.ppt

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1、第11章非线性分析实例精讲——静压轴承装配分析本章内容简介本实例在介绍非线性分析的定义、基本类型、主要参数和基本操作步骤的基础上，利用UGNX高级仿真中的【SOL601,106AdvancedNonlinearStatics】结构非线性静态分析模块，以静压轴承装配模型的非线性接触作为研究对象，重点介绍了创建加载函数、定义加载步长、设置高级非线性接触参数、设置非线性解算主要参数的基本方法，介绍了整个结构非线性变形状况随步长变化过程的动画演示以及非线性结果查看和分析的方法，为确定合理的静压轴承装配工艺和满足静压轴承承载性能设计要求提供依据。本章节主要内容:基础知识问题描述问题分析操

2、作步骤本节小结11.1基础知识非线性基础知识主要包括4大点：非线性分析的定义；非线性分析的类型；非线性分析的特点；非线性分析的步骤；11.2问题描述本实例以四油腔静压轴承的装配工艺为例，考察轴瓦在压入缸套后四个封油面的切向变形，进而确定装配压入的工艺，如图所示为静压轴承的装配主模型，钢套内孔和铜瓦外圆的配合锥度为1：7，需要计算轴瓦在压入过程中及压入后的切向变形过程情况、最大主应力大小的变化过程；静压轴承装配主模型钢套轴瓦工况条件轴瓦使用锡青铜（ZQSn3-7-5-1），钢套使用40Cr，工作时钢套不动，将轴瓦沿轴向压入10mm，压入过程中轴瓦与钢套的摩擦系数取0.05。为进一

3、步的压入装配工艺优化设计（提取约束反力）提供数据支撑，需要考虑的问题如下：（1）封油面近油腔边切向变形的确定（2）弹性轴瓦弹变钢套最大许用应力的确定轴瓦使用的材料为锡青铜（ZQSn3-7-5-1），屈服强度为260MPa，抗拉强度极限为1000MPa；钢套的材料为40Cr，屈服强度为1178MPa，抗拉强度极限为1240MPa，这些材料的抗拉强度极限、屈服极限均为已知，一般由设计手册和产品设计规范分别查询这两类材料在工况下的许用应力。要避免压入装配过程中出现较大的塑性变形。（3）确定装配压入力（4）非线性解算中的其他规定11.3问题分析（1）从实际工况来看，轴瓦压入钢套的装配过

4、程是一个动态大变形与接触边界非线性的过程，但不属于高速冲击动态响应，因此可以选用NXNastran提供的【SOL601,129】非线性隐式计算模块。（2）根据工况可以约束钢套固定不动，设定轴瓦压向钢套的时间为1s，轴瓦压入的轴向距离为10mm，使用强迫位移来实现和模拟轴瓦压入的过程。（3）轴瓦在压入的过程中，封油面锥面和钢套接触是非线性的，因此可以利用【SOL601,129】提供的【高级非线性接触】来定义两者之间的接触状况，【SOL106】非线性静态分析中不支持【面与面的接触】。（4）兼顾计算精度和运行时间，本实例取时间增量为0.05s，共有20个计算步长。（5）在没有特殊的要

5、求下，本实例操作中可以默认非线性计算过程中的收敛准则、收敛公差、自动递增方案和最大迭代次数等内部设置的参数。11.4操作步骤创建有限元模型创建仿真模型定义高级非线性接触定义时间步定义解算参数求解后处理及其动画演示11.5操作步骤打开随书光盘part源文件所在的文件夹：Book_CDPartPart_CAE_UnfinishCh11_NonLinearStaticAssem1_Non，调出如图所示的静压轴承装配主模型。（1）创建有限元模型1）依次左键单击【开始】和【高级仿真】，在【仿真导航器】窗口分级树中，单击【Assem1_Non】节点，右键单击弹出菜单出现的【新建FE

6、M】选项，新建FEM，并进行其他设置；直接进入创建有限元模型环境，如图所示；设置相关参数单击确定2）指派材料：轴瓦单击工具栏中的【材料属性】图标，弹出【指派材料】对话框；在图形窗口单击选中轴瓦模型，单击【新建材料】的【创建】命令，如图所示；设置相关参数单击该命令3）指派材料：钢套按照上述的方法，在图形窗口单击选中钢套模型，单击【新建材料】的【创建】命令，弹出创建各向同性材料对话框，在【名称】中输入【40Cr】，在【属性】的【质量密度（RHO）】中输入【7.85e-6】,【单位】默认为【kg/mm^3】，在【弹性常数】的【杨氏模量（E）】中输入【193000】，【单位】选择【N/

7、mm^2(MPa)】，在【泊松比(NU)】中输入【0.284】；点击【强度】按钮，在【屈服强度】中输入【1178】，【单位】选择【N/mm^2(MPa)】，在【极限抗拉强度】中输入【1240】，【单位】选择【N/mm^2(MPa)】，单击【确定】按钮，完成钢套材料的创建，选择刚才创建好的材料，单击【确定】命令。4)创建物理属性单击工具栏中的【物理属性】图标，弹出创建【物理属性表管理器】对话框；设置参数创建轴瓦物理属性设置参数创建钢套物理属性5)网格属性定义单击工具栏中的【网格收集器（俗称为：