Посадка с натягом ansys
Обновлено: 03.07.2024
Здравствуйте!
Помогите,пожалуйста, разобраться со следующей задачкой в Ansys (цилиндрическое соединение с натягом):
есть вал и деталь, к ним применяют термический способ сборки (200ºС). Нужно исследовать напряженно-деформированное состояние каждой модели(определить энергию деформации, перемещения узлов).
Если можно, то подскажите подробно как это сделать. Заранее, спасибо.
расчеты МКЭ и CFD. ктн
даже не представляю, сколько страниц (и времени) займет подробное объяснение.
и, главное, с какого места начинать объяснять?
а Вы хелп вообще читали? какие задачи уже умеете решать?
в макросе сумеете разобраться?
в верификационные задачи заглядывали?
+
для чего Вам энергия деформации? а напряжения не интересуют?
в конце месяца в МГСУ начинаем обучение аспирантов. если из Москвы, можете подключиться. пишите в личку.
__________________| --- Обращение ко мне - на "ты". Все, что сказано - личное мнение. |
В ансисе могу сделать элементарные вещи (закрепить, нагрузить, сделать сетку и т.п.), контактные пары получается создавать. Хелп, конечно же, читаю, но там все так кратко. Нашла подобный пример в интернете, но после окончания расчета не отображаются ни напряжения, ни деформации.
Как понял задачу я:
1. Есть соединение вал-деталь (допустим шкив).
2. Деталь нагревается на 200 градусов и насаживается на вал.
3. Деталь охлаждается.
В этом случае, считаю что не надо задавать никаких контактных пар, да и вообще задачу можно решить в осесимметричной постановке.
Строим сборку вал-шкив, задаем для шкива температуру -200 градусов. Получаем напряжения от температурных деформаций в шкиве и валу. Анализируем. Если надо добавляем внешние нагрузки, т.е. усилия от двигателя и т.д.
В общем так, теперь к Вашей задаче:
1. Модель построили (два цилиндра) или что там у Вас?
2. Коэффициент линейного расширения знаете? Он постоянный в рассматриваемом диапазоне температур?.
3. На каком этапе возникла проблема? Выложите тот пример который нашли.
И вообще какая цель задачи - исследование, курсовой, реальная задача? Нужно посчитать одну конкретную задачу или составить макрос? Напишите город, возможно есть люди ближе к Вам, которые смогут Вам помочь.
Цель задачи- исследование соединений с натягом повышенной несущей способности, в последующем хотелось бы взять эту задачу на диплом. Пример находится тут пример (сорри, если что, не знаю как тут ссылки вставлять, надеюсь правильно). При расчете получаются линейные зависимости и следовательно не отображаются результаты.
Задачу пытаюсь решить вот по этому алгоритму:
1. Рисуешь начальную геометрию. При этом элементы в месте контакта должны перекрываться.
2. Создаешь контактную пару.
3. Выделяешь элементы вала и контактные элементы и вводишь команду ekill,all
4. Нагружаешь деталь температурной нагрузкой.
5. В Solution Control сатвишь время 1 и пускаешь на счет.
6. После окончания расчета, не выходя из меню Solution (это важно!), снова выделяешь элементы вала и контактные элементы и вводишь команду ealive,all.
7. Удаляешь температурну нагрузку на деталь.
8. В Solution Control сатвишь время 2 и пускаешь на счет.
В п.2 нужно создать контакт как "узел-узел", но пока делаю как "поверхность-поверхность". К своему стыду, не знаю как выполнить п.3:
Не являюсь специалистом в машиностроении, поэтому пока не понял для чего контактные пары.
Вал вещь цилиндрическая, скорее всего соединяется с ним что-то тоже цилиндрическое, тогда и обжатие будет равномерное, т.е. узлы будут смещаться совместно вдоль диаметральных линий.
В любом случае сначала решите задачу без нелинейностей (в том числе без контактных пар, а также без переменных коэффициентов температурного расширения), получите результаты, а потом вносите сложности и на каждом этапе смотрите что перестало получаться.
Геометрию выложите, попробуем что-нибудь придумать.
Почему у Вас два шага, почему нельзя температурную нагрузку приложить только к детали и сразу посчитать?
Геометрия простая: в качестве вала беру сплошной цилиндр, в качестве детали-полый. Диаметр вала больше диаметра детали на 0,06 мм. На счет коэффициента температурного расширения- в данных его у меня нету или его нужно из какого-нибудь справочника брать? Делаю 2 шага, чтобы смоделировать ситуацию как в жизни: нагреть деталь, вставить вал и остудить.
Теперь все стало понятно. Температура тут вообще ни причем.
Разбиваем задачу на две:
1.
Строим внешний циллиндр, задаемся для него стандартным значением температурного расширения как для стали (если стальной) 1,2e-5/K.
Задаем температурную нагрузку (охлаждение) таким образом, чтобы внутренний диаметр уменьшился на 0,06мм.
2.
Добавляем внутренний цилиндр. Температурную нагрузку на внешний цилиндр оставляем той же.
В общем-то задача решена. И никаких контактных пар не нужно.
Т.е. сама по себе температура не важна, важно соотношение температура-коэффициент линейного расширения для получения относительных деформаций.
СергейД несомненно знает как решить вообще без температуры - в начальных деформациях и сейчас, наверное, раскажет - а я свой макрос завтра постораюсь выложить.
Буду очень благодарна!
У меня, наконец-то, получилось решить задачу по своему алгоритму, но насколько это правильно выяснится позже. Меня интересует еще вопросы по выводу результатов. Как можно определить энергию деформации и перемещения узлов, расположенных на одной прямолинейной образующей поверхности сопряжения? С напряжениями, думаю, сама справлюсь
Возник один вопрос: когда нагретая деталь насаживается на вал, то при остывании вал нагревается от детали. Как этот процесс можно учесть в ансисе? Если убивать элементы вала вместе с контактными, то в результате не наблюдается таких процессов.
расчеты МКЭ и CFD. ктн
Юля!
вы задаете вопросы, на которые должен отвечать научный руководитель прежде чем дать эту задачу.
и не пишите на fsapr2000. там тоже именно я вам отвечаю.
если делать все "правильно", то
Вам нужно решать связанную термоупругую задачу.
есть элементы plane13 и plane223 для двумерных задач
и solid5 и solid226 для трехмерных (и аналогичные)
у них в степенях свободы есть и перемещения и температуры.
к ним нужно прикрепить контактные элементы, назначив опции передачи не только контактных давлений и трения, но и температуры.
таким образом можно учесть и нагрев каждого из тел
и разницу коэфициентов температурного расширения их материалов (если она есть).
если бы вы были москвичкой, пригласил бы на начинающиеся курсы по ансис в МГСУ. а так, увы, заочно это объяснять (как вижу) непросто.
намекну, что
Как правило, у тех кто знает верный ответ, времени на форумы не остается. а некоторые знающие вообще принципиально на форумы не ходят.
и поставьте тогда уж версию 12.
А если попробовать вот так решить, в деформациях? Без всяких нагревов и в осесимметричной постановке?
Краткое пояснение:
Вал задается как он есть (точнее половина длины с учетом симметрии и в осесимметричной постановке, т.е. площадью).
Деталь задается площадью с учетом величины натяга, т.е. отрицательного зазора.
Через constraint equation узлы вала "подтягиваются" к соответствующим узлам детали (можно сказать и наоборот), в общем выбирается отрицательный зазор.
В некоторых задачах я встречал соединение или сборку нескольких деталей с "большим" натягом, который в основном, встречается в сборках, где присутствуют какие-либо уплотнительные или защитные элементы, выполненные из резиноподобного эластомера.
Например, рассмотрим случай, когда резиновый чехол одевается на вал при сборке, а затем на конструкцию действуют внешние нагрузки, например, давление. Посадочное отверстие в чехле для установки на вал в таких случаях бывает значительно меньше диаметра вала, что вызывает определённые трудности со сходимостью при расчёте первого шага - посадки с натягом.
Классический подход заключается в том, что в настройке контактной пары между чехлом и валом устанавливается режим работы контакта - Add Ofset, Ramped Effect - то есть добавление смещения (как правило, если детали прорисованы точно в размер, ставят 0) с эффектом постепенного увеличения жёсткости контакта к концу первого этапа нагружения:
Таким образом, достигается постепенное уменьшение "перекрытия" двух деталей и, соответствующее взаимное их напряжение, т.е. создаётся натяг. В большинстве случаев это вполне хорошо работает.
Однако, если "перекрытие" деталей относительно размеров элементов велико (более чем один), да ещё контактирующие поверхности обоих деталей имеют сложную форму, то классическим методом сходимости добиться очень сложно, а порой - и вовсе невозможно.
Для преодоления этой трудности я предложил следующий подход, маленькую хитрость, основная идея которого заключается в том, чтобы сам натяг разбить на два шага: сперва кинематически подвинуть чехол на поверхность вала (по возможности как можно ближе), при этом контактная парам между деталями отключена, а затем "отпустить" его для посадки, т.е. убираем кинематические нагрузки и включаем контакт между деталями. Для этого выполняются следующие шаги:
1) В контактную пару для соответствующих деталей я добавляю командную вставку, в которой находятся команды, которые позволяют объединить все контактные элементы этой пары в компоненту с именем, например, kontakt:
2) В настройках решения устанавливается двухшаговый расчёт (растяжение и посадка);
3) В нагрузки помещаются два перемещения: радиальное и осевое в цилиндрической системе координат на соответствующие поверхности чехла и нужными величинами смещений (3 мм), а для второго шага эти перемещения деактивируются (в таблице значений, правой клавишей из контекстного меню):
4) В нагрузки помещаются два командных объекта: в первом деактивируется контакт между чехлом и валом командой ekill и в настройках этого объекта устанавливается, что эта команда работает только для 1 шага; во втором мы включаем контакт между чехлом и валом командой ealive, и в настройках этого объекта устанавливается, что он работает только для второго шага:
Теперь можно добавить шаги для приложения эксплуатационных нагрузок, и решить задачу полностью!
Сейчас на странице 0 пользователей
Нет пользователей, просматривающих эту страницу.
Добрый день! Кто-нибудь сталкивался с профильной обработкой PPC фрезами с дугообразной режущей кромкой? Стандартного описания такого инструмента найти не удалось, при построении инструмента профильная обработка работает не корректно (появляются зарезы-недорезы).
Конечный продукт это готовое изделие требуемого качества - изготовленное, реализованное, отгруженное и доставленное. Это не задача солида, это вопрос культуры. Вам нужно реорганизацию документооборота делать. Или продолжать есть кактус. А вы разработкой вообще как управляете? Ну вот этой цепочкой от получения ТЗ на проектирование, дальнейшая разузлование и декомпозиция по отдельным деталям без ПДМ? 50 человек конструкторов в курилке обсуждает кто что разрабатывает? А версии как контролируете и применённые? Не, вы чем дольше будете поддерживать этот хаос костылями тем больнее будет лечить. Если вообще возможно.
Соединение двух деталей методом посадки с натягом должно быть идеальным. Принцип Златовласки из сказки про трех медведей гласит "Не много и не мало, ровно столько, сколько надо". Этот принцип вполне применим и в механике: если посадка слишком свободная, детали не будут держаться; если слишком тугая, то их не получится соединить. Для обеспечения оптимальной работы конструкции, состоящей из соединенных между собой деталей, необходимо рассчитать параметры посадки с натягом. Для этого можно создать приложение, которое позволит точно рассчитать давление в зоне контакта и перемещение поверхностей двух соединенных деталей.
Определение идеальной посадки с натягом
При посадке с натягом, также известной как прессовая посадка, две детали соединяются с минимальным расстоянием между ними. Изначально внутренняя деталь имеет немного больший диаметр, чем внешняя. Внешняя деталь нагревается до тех пор, пока не увеличится в размере так, чтобы в ней поместилась внутренняя. После вставки внутренней детали внешняя по мере охлаждения сжимается, и таким образом устанавливается соединение. При неоптимальной посадке деталей соединение между ними может ослабнуть, потерять форму из-за остаточной пластической деформации или оказаться вовсе невозможным. При правильной посадке с натягом детали фактически сливаются воедино и остаются соединенными даже под воздействием высокого крутящего момента.
Неожиданный поворот в сказке про трех медведей: вместо тарелки с кашей идеальной температуры Златовласка находит параметры посадки с натягом, которая не слишком туга, но и не слишком свободна.
Оптимальная посадка с натягом уменьшает нежелательные явления в конструкции. Например, в конструкции шарикового подшипника посадка с натягом предотвращает проскальзывание подшипника на валу. Проскальзывание имеет место, если посадка с натягом слишком свободна; если же она слишком туга, то рабочая температура подшипника повышается и он изнашивается быстрее.
Для достижения наилучших характеристик конструкции посадку с натягом необходимо оптимизировать, исходя из назначения конструкции. Создав приложение для моделирования, можно эффективно оценить параметры, влияющие на посадку с натягом между двумя деталями.
Расчет посадки с натягом с помощью приложения для моделирования
С помощью Калькулятора посадки с натягом можно вычислить и визуализировать оптимальную посадку с натягом для двух труб. В приложении предусмотрен раздел Исходные данные, в котором пользователь может ввести различные геометрические параметры и быстро и легко выполнить проверку конструкции.
В этом примере используются следующие исходные данные:
- Наружный диаметр внешней трубы, внутренний диаметр внутренней трубы и общий диаметр
- Радиальная посадка с натягом
- Длина контакта
- Коэффициент трения
Благодаря интуитивно понятному интерфейсу приложения можно легко рассчитать параметры посадки с натягом и визуализировать полученные результаты. Для запуска и просмотра результатов различных вариантов анализа пользователь может использовать конпки Вычислить, Вернуть значения по умолчанию, Создать отчет и Открыть документацию.
С помощью нескольких вкладок Результаты в приложении можно визуализировать влияние малейших изменений параметров на посадку с натягом для данной модели. В результатах для различных входных параметров отображается максимальный передаваемый крутящий момент и осевая сила, а также эффективное напряжение, давление контакта и деформация трубы.
Калькулятор посадки с натягом — это один из примеров приложений, которые можно создать с помощью Среды разработки приложений, встроенной в программный пакет COMSOL Multiphysics®. Разработчик приложения имеет возможность включить в него различные исходные данные и результаты в соответствии со своими потребностями.
Калькулятор посадки с натягом в действии.
С помощью приложения для моделирования можно проверить различные параметры и оптимизировать посадку с натягом для конкретной конструкции.
Читайте также: