基于ADINA的插头有限元分析.pdf

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1、第3期2012年6月机电元件ELECTRoMECHANICALCOMPONENTSV01．32No．3JurL2012基于ADINA的插头有限元分析朱宁(贵州航天电器股份有限公司，贵阳550009)摘要：有限元分析软件在产品设计中的应用越来越广泛。ADINA是一款在非线性、多场耦合方面比较出色的有限元分析软件，应用ADINA对插头中的线夹和尾罩的插入过程进行分析，得出插入时的应力分布与插入力大小．为设计人员提供理论依据。关键词：有限元；ADINA；非线性；插头Doi：10．3969／j．issn．1000—6133．2012．03

2、．012中图分类号：TN784文献标识码：A文章编号：1000—6133(2012)03—0053—03FiniteElementAnalysisofPinBasedonADINAZHUNing(GUIZHOUSPACEAPPLIANCECo．，LTD，Guiyang550009)Abstract：TheUSeofFiniteElementAnalysissoftwareinproductdesignisgettingwiderandwider．ADINAisallexcellentFiniteElementAnalysissof

3、twareintheareaofnonlinearandmulti—-fieldcouplingusedtoanalyzethein·—sertprocessofleadclampandtailcover．Fromtheanalysis，weeducethestressdistributionandtheinsertionforcevalueoftheinsertionprocess，providetheoreticalreferencefordesigners．Keywords：finiteelement；ADINA；nonli

4、near；pin1引言2三维模型的简化导入与仿真的前后线夹与尾罩足插头的附件部分，主要起固定线处理束和屏蔽信号的作用。本文主要研究线夹与尾罩的插拔配合，这个影响到装配时的难度与线夹的安全性，插入过程插入力过大或者线夹应力超标，都会给产品带来较大影响。基于Inventor建立三维模型，通过有限元软件仿真，得出结果可以为插头的线夹与尾罩设计提供理沦参考。收稿日期：2012—01—272．1线夹尾罩模型的简化某产品插头的线夹尾罩配合部分的模型如图1所示，整个线夹模型是由8个相同的簧片组成，尾罩是圆周对称的，因此可以取整体模型的八分之一进

5、行分析，简化后的模型如图2所示。简化后将大大降低仿真的计算量，只需要注意在前处理中添加机电元件2012正相应的边界条件即可。2．2仿真的前处理2．2．1定义边界条件与栽荷(1)定义边界条件尾罩在整个插入过程中是固定的，选择完全固定尾罩模型的左端面。因为线夹是八分之一模型，因此，其两个侧面有对称性要求，插入方向为Y向，线夹的两个侧面除了Y向的自由度外，其他五个自由度都固定不变。(2)定义载荷条件载荷为加载在线夹上的Y向位移。为了能分析插人过程中的插入力，载荷加载在线夹底面上，位移大小为5mm，就是整个插入深度。用时间函数控制整个插人

6、速度与位移载荷的放大倍数，载荷对应得时间函数为经过(0，0)、(1，1)的直线，表示在ls内匀速插入5mm。时间步分成50步，每步0．02S，并进行时间步再分设置⋯。2．2．2定义材料、单元类型及网格划分因为插入过程可能是非线性的，即线夹可能发生塑性变形”1。因此，在定义线夹材料时选用双线性塑性材料，尾罩材料为铝，具体材料参数如表1所示。表1材料参数表线夹和尾罩对应的材料不同，因此需分别建立两个单元组，单元类型均选为3D单元。插人过程可能存在非线性接触，为了提高运算的收敛性，两个单元组划分网格时均选用八节点六面体网格进行划分，划分

7、结果如罔3昕示图3线夹尾罩模型网格划分2．2．3定义接触建立一个接触组，类型为3D。将尾罩内部5个面设置为—个接触面，线夹头部的一个面设置为一个接触面，并将这两个接触面设定为一个接触对。其中，尾罩的接触面为目标面，设定摩擦系数为0．15。2．3仿真的后处理首先在后处理中得出插入后的整体应力分布图如图4。可以看出，最大应力达到了637MPa，略大于抗拉强度，线夹将发生断裂。最大应力分布在线夹根部转折处，因此，断裂将出现在线夹根部。荐画出线夹的插人力曲线。取线夹底面也就是位移载荷的作用面上所有的点为一个点集，画出该点集的Y向反作用力曲

8、线，如图5所示，该曲线就是线夹的插入力曲线。从图中可以看出，一开始接触时的插入力过大。这是因为刚接触时的轴向反作用力很大，可以考虑增大尾罩和线夹开始接触面的直径。单片的插入力为1lN左右。因此，线夹整体的插入力达到了88N，插人力偏大。第3期朱宁：