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hyperworks接触分析1


在很多场合,要将若干个零件组装起来进行有限元分析,如将连杆与连杆盖用连杆螺 栓连接起来,机体与气缸盖用螺栓连接起来,机体与主轴承盖连接起来。如何模拟螺栓预紧 结构更符合实际情况,是提高有限元计算精度的关键。 螺栓+螺母的连接与螺钉的连接有所不同,螺栓+螺母的连接方式比较简单,可以假设 螺母与螺栓刚性连接,由作用在螺母上的拧紧力矩折算出作用在螺栓上的拉伸力 F,将螺杆 中间截断,在断面各单元的节点上施加预紧单元 PRETS179,模拟螺栓的连接情况。 对于螺钉(双头螺栓)连接有些不一样,螺钉头部对连接件 1 施加压应力,接触面是 一个圆环面,但栽丝的一端,连接件 2 受拉应力。一种方法是在螺纹圆周上施加拉力,相当 于螺纹牙齿接触部分,而且主要在前几牙上存在拉力,如第一牙承担 60~65%的载荷,第二 牙承担 20~25%的载荷,其余作用在后几牙,但因螺纹的螺距较小,一般为 1.5~2mm,而单 元的尺寸为 3~4mm,因此可以假定在连接件 2 的表面的螺纹圆周节点上施加拉力。另一种 方法是在连接件 2 的表面的整个螺纹截面的所有节点上施加拉力, 这样可能防止圆周上各节 点上应力过大,与实际情况差别较大,应为实际表面圆周各节点只承受 60~65%的载荷。比 较好的处理办法是在连接件的表面单元的圆周节点上施加 70%的载荷,在第二层单元的圆 周节点上施加 30%的载荷,但操作比较麻烦。 随着连接件 1、2 的内部结构和刚度不同,以及连接螺钉的个数和分布的不均匀性,连 接件 1、2 表面的变形不一致,产生翘曲,使表面的节点有的接触,有的分离,而导致接触 面的应力分布和应变分布不均匀,因此需用非线性的接触理论来讨论合件的应力问题。 若不考察螺栓头部与连接件 1 表面的变形,可用将螺栓与连接件 1 用一个公共面连接, 作为由两种不同材料的构件组成一个整体。 (双头螺栓) 螺钉 与连接件 2 也用这种方法处理。 图 1 是一个简单的螺钉连接实体模型。图 2 是用 hypermesh 划分网格后的模型。

图1

实体模型

图2

网格模型

该模型由三个零件组成,连接件 1(蓝色) 、连接件 2(橙色) ,螺钉(紫红) 。

1. 建立实体模型
在 PRO/E 中建立三个零件模型,见图 3、4、5,并组合成合件(见图 1) 。


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