(6)施加固定約束和扭矩
首先,在圓環(huán)內(nèi)端面上施固定約束,選擇Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Displaedment>On Areas命令,選擇圓環(huán)內(nèi)端面。施加約束后,效果如圖5.16所示。
其次,在圓環(huán)外端上施加扭矩。由于在ANSYS中不能直接施加扭矩只能換算成節(jié)點(diǎn)上的集中力進(jìn)行施加。根據(jù)工作扭矩的大小T=7031N.m,由于部分端面上的單元體個數(shù)為33個所以有每個節(jié)點(diǎn)上的集中力為
F=
選擇Main Menu>>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Force>Moment>On Nodes,在圓環(huán)外端面最上方的圓的節(jié)點(diǎn)上依次施加集中力,結(jié)果如圖5.17所示。
(7)施加軸向附加載荷
軸向不對中時,根據(jù)實(shí)際情況取中量為△ax=5mm,則可以認(rèn)為外端面沿z軸方向的位移為5mm,如圖5.18所示。產(chǎn)生的附加的軸向載荷按照。選擇選擇Main Menu>>Solution>Define
Loads>Apply>Structural>Force>Moment>On Nodes命令,選擇圓環(huán)外端面上所有的節(jié)點(diǎn),在出現(xiàn)的對話框中選擇CZ,并在輸入value文本框中輸入39。加載后的結(jié)果如5.19所示。旁邊為局部放大圖。
(8)設(shè)置求解選項(xiàng)并求解
設(shè)置分析類型及各種選項(xiàng):制定分析類型為“Static”; 考慮大變形效果,設(shè)置“Large displacement effects”;打開預(yù)測器;設(shè)置載荷步,載荷終止時間為0.3,共有20個子步,并且是自動計時開關(guān)打開。開始求解,選擇Main Menu>Solution>Solve>Current LS命令,將會彈出一個信息檢查窗口。瀏覽信息后,若確認(rèn)無誤,即可關(guān)閉檢查窗。然后開始進(jìn)行分析計算。當(dāng)出現(xiàn)Solulioni。done對話框以后,即表示計算結(jié)束。
(9)結(jié)果分析
1.顯示節(jié)點(diǎn)的綜合位移:由于結(jié)構(gòu)的變形很小,在圖形上很難顯示,所以選擇顯示節(jié)點(diǎn)的綜合位移,選擇Main Menu>General Postproc>Plot Result>NodalSolu,在彈出的對話框內(nèi)選擇“DOF solution”,第二欄內(nèi)選擇“Displacement vector sum”,則其顯示的云圖如圖5.20,5.21所示,從圖中可以看出由于受到軸向的附加拉應(yīng)力,圓環(huán)外端面具有較大的位移。并且在圓環(huán)面上幾乎均布。其結(jié)果與理論分析一致。
2.顯示節(jié)點(diǎn)的Von Mises應(yīng)力云圖;選擇Main Menu>General Postproc>Plot Result>NodalSolu,在彈出的對話框內(nèi)選擇“Stress”,第二欄內(nèi)選擇“Von Mises Stress”,則其顯示的云圖如圖5.22,5.23所示
從圖中可以看出最大的等效應(yīng)力均在聯(lián)軸器圓環(huán)外端面的最外層上,這也與理論研究相符合。
3.顯示節(jié)點(diǎn)的Von Mises應(yīng)變云圖:選擇Main Menu>General Postproc>Plot Result>NodalSolu,在彈出的對話框內(nèi)選擇“Strain”,第二欄內(nèi)選擇“Von Mises Strain”,則其顯示的云圖如圖5.24,5.25所示
從應(yīng)變圖中可以看出最大應(yīng)變的位置也是在圓環(huán)的外端面。
5.4.3 徑向不對中模擬
徑向不對中的模擬過程基本上類似軸向不對中,不同的是這時的位移變成了y軸方向的位移,如圖5.26所示。因此產(chǎn)生的附加載荷沿著y軸方向。故重復(fù)上節(jié)中的(1),(2),(3),(4),(5),(6)步驟。
施加附加載荷:徑向不對中時橡膠圓環(huán)左端面受到附加的向下的剪應(yīng)力,右端面受到附加的向上的剪應(yīng)力,并且在旋轉(zhuǎn)過程中,剪應(yīng)力τrad的大小和方向都不會隨著圓環(huán)的旋轉(zhuǎn)角度改變而改變。現(xiàn)在開始施加由于徑向的位移產(chǎn)生的附加剪應(yīng)力。加載后的模型如圖5.27所示,旁邊為局部放大圖。
設(shè)置分析類型及各種選項(xiàng)并求解:制定分析類型為“Static”;考慮大變形效果,設(shè)置“Large displacement effects”;打開預(yù)測器;設(shè)置載荷步,載荷終止時間為0.3,共有20個子步,并且是自動計時開關(guān)打開。
開始求解,選擇Main Menu>Soulution>Solve>Current LS命令,將會彈出一個信息檢查窗口。瀏覽信息后,若確認(rèn)無誤,即可關(guān)閉檢查窗。然后開始進(jìn)行分析計算。當(dāng)出現(xiàn)Solution is done對話框以后,即表示計算結(jié)束。
1.顯示節(jié)點(diǎn)的綜合位移:選擇Main Menu> General Postproc>Plot Result>NodalSolu,在彈出的對話框內(nèi)選擇“DOF sloution”,第二欄內(nèi)選擇“Displacement vector sum”,則其顯示的云圖如圖5.28,5.29所示
從云圖上可以看出最大綜合位移發(fā)生在聯(lián)軸器上端和下端,在中間平衡位置時的綜合位移也較大。
2.顯示節(jié)點(diǎn)的Von Mises應(yīng)力云圖:選擇Main Menu> General Postproc>Plot Result>NodalSolu,在彈出的對話框內(nèi)選擇“Stress”,第二欄內(nèi)選擇“Von Mises Stress”,從應(yīng)力運(yùn)圖中可以看出最大等效應(yīng)力在聯(lián)軸器的幾個極限位置,這與理論分析相符合。
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