2022年2022年静力学接触分析workbench .pdf

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1、1 / 8静力学接触分析如图所示，这个模型由四个部分组成，A区域受到一个垂直向下的力100N，B区域被完全固定，管状工件与夹具之间摩擦系数为0.4 ，其余各接触面的摩擦系数为0.1 ；此外还要施加螺栓（螺丝直径6mm ）预紧力3000N ，管状工件的材料为铜合金，其余为结构钢；在静力学分析的条件下，保证螺杆不会失效。提示：1、 接触区的网格划分尽量细化；2、 要施加螺栓预紧力就需要对模型进行处理，做出一个切片（如下图）；3、 接触区的设置也极为重要。分析流程：1、 导入几何模型（做切片处理）；2、 添加材料属性，定义材料；3、 划分网格（接触区的网格划分尽量细化）；4、 施加载荷和约束（预紧力

2、的施加）；5、 求解（在重要零件或截面查看位移、应力）；6、 查看结果，得出结论；7、 检验结果的正确性。a、前处理b、求解c、后处理A B 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 2 / 8解题步骤：1、 导入模型：打开workbench，双击 static structural ，右键单击A3 栏（即 geometry）选择import geometry ，导入 Pipe Clamp.x_t 模型，确定单位mm；2、

3、 切片处理：双击A3 栏，进入 Pipe Clamp.x_t 模型，如图1所示，新建坐标系（C 面） ，冻结模型（ tools freeze） ，在 C 面处生成切片（create slice） ，再将螺栓的两个solid 通过from new part 生成一个 solid；图 1 螺栓切片处理3、 添加材料：返回到unsaved project-workbench 界面，双击A2 栏（即 engineering data） ，双击 outline filter 界面的 A3 栏 （即 general materials） ， 添加材料铜合金 （即 copper alloy ） ；4、 定义

4、材料：双击A4 栏（即 model） ，将管状工件的assignment 设置为 copper alloy，其他材料均为 structural steel；5、 划分网格： 单击 mesh，在其下拉菜单中选择preview surface mesh，产生如图2 所示相对粗糙的四面体网格，展开明细栏中的statistics 项目，检查模型节点输与单元数；图 2 划分网格（粗糙）C 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 3

5、 / 8图 3 statistics 项目6、 网格细分：选择装配图中的接触面，如图4 所示，点击鼠标右键选择insertrefinement，点击 preview surface mesh，观察其网格变化，并检查模型节点输与单元数，如图5、6所示； -此为第一种方法点击鼠标右键选择insert contact sizing ，选择接触面和单元大小- 此为第二种方法图 4 选择细化表面图 5 网格细化图 6 statistics 项目管状工件外表面螺栓外表面螺栓盖内表面夹具内表面螺帽内表面名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -

6、- - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 4 / 87、 施加载荷：单击左侧的static structural，选择 A 表面，鼠标右键选择insertforce，力的大小设为 100N，方向如图7 所示；8、 施加约束：选择B 表面，鼠标右键选择insertfixed support ；9、 加预紧力：选择如图所示D 表面，鼠标右键选择insertbolt pretension，设定力的大小为3000N；图 7 施加约束与载荷10、 添加摩擦系数：选择connections，在明细栏中将type 改为 frictional

7、 ，管状工件与夹具之间的摩擦系数设为0.4，其余接触面的摩擦系数均为0.1；图 8 设置摩擦面系数11、 求解：单击solution，在弹出的工具条中，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 5 / 8deformation 下选择 total 查看装配图总变形；stress下选择 equivalent stress 查看装配图Von Mises 等效应力；deformation 下选择 total 查看螺栓总变形；st

8、ress下选择 equivalent stress 查看螺栓 Von Mises 等效应力；选择 body，点击管状工件，鼠标右键选择insertdeformation directional ，查看管状工件 X 方向上的位移；右键单击solution 选择insert，添加contact tool，查看螺栓与夹具在接触面处的frictional stress 和 pressure. 12、 查看结果：单击solve 进行求解（图解） ；图 9 装配图在 X方向上的总位移图 10 装配图 Von Mises 等效应力名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - -

9、- - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 6 / 8图 11 螺栓在 X方向上位移图 12 螺栓 Von Mises 等效应力图 13 螺栓与夹具接触面的frictional stress（摩擦应力）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 7 / 8图 14 螺栓与夹具接触面的pressure （压力）图 15 管状工件在X方

10、向上的位移13、 查看报告：单击report preview ，查看报告：表 1：装配图、螺栓的位移和应力（如图9、10、11、12、15 所示）Object Name 总变形总应力螺栓变形螺栓应力Directional Deformation Minimum 0. mm 1.0505e-002 MPa 7.3287e-003 mm 1.0505e-002 MPa -5.697e-003 mm Maximum 2.3306e-002 mm 851.78 MPa 2.3306e-002 mm 851.78 MPa -1.3669e-004 mm 表 2：螺栓与夹具之间的受力分析（如图13、14

11、所示）Object Name Frictional Stress Pressure Minimum 73.346 MPa 1703.6 MPa Maximum 147.81 MPa 1748.3 MPa 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 8 / 814、 分析与结论：两种不同的细化网格对应力的结果产生很大影响（步骤6） ，但位移基本相同。方法一（ refinement） ：Object Name 总变形总应力Min

12、imum 0. mm 1.0505e-002 MPa Maximum 2.3306e-002 mm 851.78 MPa 方法二（ contact sizing） ：Object Name 总变形总应力Minimum 0. mm 9.3507e-002 MPa Maximum 2.0433e-002 mm 392.7 MPa 网格的影响，由于网格细化的方法（尺寸）不同，计算结果影响较大，但当两次计算结果差别不大的时候计算较准确。不过有些小倒角的地方网格细化应力值会持续升高，难以收敛。还有尖点处、集中力作用处有应力奇异，细化网格，应力会一直飙升。网格划分有三点决定计算结果（网格密度、单元阶次、网格布局）。螺栓可以承受的力取决于螺栓的直径，所以本题中螺栓满足静力要求。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -