基于ANSYS Workbench的轴承内外套的接触分析

问题描述

轴承外套外半径为30mm,内半径为15mm,另外一端为20mm;轴承内套外半径为17mm,另外一端为12mm,而内径为8mm,内外套高度均为60mm。当用10N的外力压入内轴承套后,试模拟轴承内外套的受力情况。(接触摩擦系数为0.2),内外套材料均取默认的钢材。

问题分析

1. 要仿真压入内套时接触面的摩擦应力和正压力,这是一个静力学问题。因此需要使用静力学分析系统。

2.该问题属于接触非线性,而材料仍旧是线弹性的,但是同时要打开大变形开关进行几何非线性分析。

3.在DM中建模,使用旋转的方式直接创建四分之一模型就可以。在DM中做好装配关系。

4.设置接触关系,是带摩擦的接触非线性,是外套的内锥面与内套的外锥面发生了接触。

5.使用扫掠方式划分网格。

6.在后处理中使用接触工具查看接触面的摩擦应力和压应力。

求解步骤

1.打开ANSYS WORKBENCH14.5

2.创建静力学分析系统。

3.创建装配模型。

双击geometry,进入到DM中,设置单位是毫米。

(1)创建轴承外套。

在XOY面内创建截面模型如下图。

围绕Y轴旋转90度,创建四分之一实体模型。

则外套创建完毕。

(2)创建轴承内套。

在XOY面内创建截面模型如下图。

围绕Y轴旋转90度,创建四分之一实体模型。

则生成了两个四分之一体。

退出DM.

4.设置接触。

双击MODEL,进入到mechanical中。选择外套的内面,内套的外面,其接触类型为有摩擦的接触,摩擦系数为0.2.

5.划分网格。

对内外套均设置扫掠网格划分,并指定单元尺寸是2mm.网格划分结果如下。

可见,有2万多个节点,从而有6万多个自由度,静力学方程有6万多个。

6.进行分析设置。

打开大变形开关。

7.设置边界条件。

设置对称面约束。四分之一界面上均为无摩擦支撑。

固定外套的顶面。

给内套顶面施加10N的力。

8.求解。

9.后处理。

查看接触状态。

可见,内套的上半部分在发生接触,而下半部分则没有接触。

查看摩擦应力

可见,内套最上面的摩擦应力最大,往下走摩擦应力减小。

查看压应力。

其分布规律与摩擦应力类似。