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基于ANSYS/LS—DYNA的齿轮副典型故障仿真分析

基于ANSYS/LS—DYNA的齿轮副典型故障仿真分析
基于ANSYS/LS—DYNA的齿轮副典型故障仿真分析

LS-DYNA常见问题集锦

1 如何处理LS-DYNA中的退化单元? 在网格划分过程中,我们常遇到退化单元,如果不对它进行一定的处理,可能会对求解产生不稳定的影响。在LS-DYNA中,同一Part ID 下既有四面体,五面体和六面体,则四面体,五面体既为退化单元,节点排列分别为N1,N2,N3,N4,N4,N4,N4,N4和N1,N2,N3,N4,N5,N5,N6,N6。这样退化四面体单元中节点4有5倍于节点1-3的质量,而引起求解的困难。其实在LS-DYNA的单元公式中,类型10和15分别为四面体和五面体单元,比退化单元更稳定。所以为网格划分的方便起见,我们还是在同一Part ID下划分网格,通过*CONTROL_SOLID关键字来自动把退化单元处理成类型10和15的四面体和五面体单元。 2 LS-DYNA中对于单元过度翘曲的情况有何处理方法 有两种方法: 1. 采用默认B-T算法,同时利用*control_shell控制字设置参数BWC=1,激活翘曲刚度选项; 2. 采用含有翘曲刚度控制的单元算法,第10号算法。该算法是针对单元翘曲而开发的算法,处理这种情况能够很好的保证求解的精度。 除了上述方法外,在计算时要注意控制沙漏,确保求解稳定。 3 在ANSYS计算过程中结果文件大于8GB时计算自动中断,如何解决这个问题? 解决超大结果文件的方案: 1. 将不同时间段内的结果分别写入一序列的结果记录文件; 2. 使用/assign命令和重启动技术; 3. ANSYS采用向指定结果记录文件追加当前计算结果数据方式使用/assign指定的文件,所以要求指定的结果记录文件都是新创建的文件,否则造成结果文件记录内容重复或混乱。特别是,反复运行相同分析命令流时,在重复运行命令流文件之前一定要删除以前生成的结果文件序列。具体操作方法和过程参见下列命令流文件的演示。 4关于梁、壳单元应力结果输出的说明 问题:怎样显示梁单元径向和轴向的应力分布图(我作的梁单元结果只有变形图DOF SOLUTIN –Translation,但是没有stress等值线图,只有一种颜色)和壳单元厚度方向的应力、变形图(我们只能显示一层应力、变形,不知道是上下表层或中间层的结果)。

LS_Dyna的问题总结

一、影响穿透的一些因素解释 I.接触厚度 接触厚度定义的是一个参数——当接触体/面相互穿透的距离大于接触厚度时,程序将不计算这个接触,即认为没有接触了。什么是接触厚度与距离?在自动接触中,接触厚度是一个默认值,大概是面厚度的几倍,在普通接触中,接触厚度无穷大。 II.壳厚度和接触厚度 1. 壳厚度:影响刚度和单元质量; 2. 接触厚度: ①决定解除中的厚度偏移量; ②并不影响刚度或壳体质量; ③默认接触厚度等于壳厚度; ④可以在*CONTACT 或*PART_CONTACAT 中直接缩放接触厚度; ⑤在穿透节点被释放之前影响最大允许穿透深度。 III.运动速度对穿透的影响 如果物体相对运动速度过大,在一个时间步长中所走过的距离会远超过一个单元的尺寸,若缩小时间步长,即缩小在一个时间步长内所走过的距离和单元尺寸的差异,基础检查可以正常进行,若初速度过高,会搜索不到接触,计算会出现问题。 IV.非对称接触算法中,主从面的定义原则 ①粗网格表面定义为主面,细网格表面为从面; ②主从面相关材料刚度相差悬殊,材料刚度大的一面为主面;

③平直或者凹面为主面,凸面为从面。 V.接触刚度的影响 穿透可以认为是一种虚拟穿透,如果设定的穿透刚度(fkn)值,就可以减小这种穿透, 但却不可避免。如果fkn 值过大,会使到那元刚度病态,而不能求解。 二、穿透的可能解决方案 I.接触方面: 1. 修改接触类型,尝试自动接触类型: ①STS(面面接触),当一个体的表面穿透另外一个体的表面是创建 ②SS(单面接触),当一个体的表面自身接触或者接触另一个体的表面时创建 2. 接触定义存在问题: ①增加接触刚度因子 ②改变接触面的主从设置,将刚体设置为主面,同时使用单向接触 ③修改关键字CONTROL_CONTACT中RWPNAL=2 3. 接触穿透距离超过了接触厚度,从而不再计算接触; 4. 如果两个接触体的材料属性和网格差别较大,可以修改SOFT值为1 或者2. 5. 接触群组设置不直接用PART,将可能接触的地方设置为segment; 6. 修改摩擦系数: Fs和Fd通常设置为相同的值,避免额外的噪声产生。 7.注意设定接触厚度;

lsdana 常见问题

1如何处理LS-DYNA中的退化单元?在网格划分过程中,我们常遇到退化单元,如果不对它进行一定的处理,可能会对求解产生不稳定的影响。在LS-DYNA 中,同一Part ID 下既有四面体,五面体和六面体,则四面体,五面体既为退化单元,节点排列分别为N1,N2,N3,N4,N4,N4,N4,N4和N1,N2,N3,N4,N5,N5,N6,N6。这样退化四面体单元中节点4有5倍于节点1-3的质量,而引起求解的困难。其实在LS-DYNA的单元公式中,类型10和15分别为四面体和五面体单元,比退化单元更稳定。所以为网格划分的方便起见,我们还是在同一Part ID下划分网格,通过*CONTROL_SOLID关键字来自动把退化单元处理成类型10和15的四面体和五面体单元。 2 LS-DYNA中对于单元过度翘曲的情况有何处理方法 有两种方法: 1. 采用默认B-T算法,同时利用*control_shell控制字设置参数BWC=1,激活翘曲刚度选项; 2. 采用含有翘曲刚度控制的单元算法,第10号算法。该算法是针对单元翘曲而开发的算法,处理这种情况能够很好的保证求解的精度。 除了上述方法外,在计算时要注意控制沙漏,确保求解稳定。 3在ANSYS计算过程中结果文件大于8GB时计算自动中断,如何解决这个问题? 解决超大结果文件的方案: 1. 将不同时间段内的结果分别写入一序列的结果记录文件; 2. 使用/assign命令和重启动技术; 3. ANSYS采用向指定结果记录文件追加当前计算结果数据方式使用/assign指定的文件,所以要求指定的结果记录文件都是新创建的文件,否则造成结果文件记录内容重复或混乱。特别是,反复运行相同分析命令流时,在重复运行命令流文件之前一定要删除以前生成的结果文件序列。具体操作方法和过程参见下列命令流文件的演示。 4关于梁、壳单元应力结果输出的说明 问题:怎样显示梁单元径向和轴向的应力分布图(我作的梁单元结果只有变形图DOF SOLUTIN –Translation,但是没有stress等值线图,只有一种颜色)和壳单元厚度方向的应力、变形图(我们只能显示一层应力、变形,不知道是上下表层或中间层的结果)。

Ansys非线性接触分析和设置

Ansys非线性接触分析和设置 5.4.9 设置实常数和单元关键选项 程序使用20个实常数和数个单元关键选项,来控制面─面接触单元的接触。参见《ANSYS Elements Reference》中对接触单元的描述。 5.4.9.1 实常数 在20个实常数中,两个(R1和R2)用来定义目标面单元的几何形状。剩下的用来控制接触面单元。 R1和R2 定义目标单元几何形状。 FKN 定义法向接触刚度因子。 FTOLN 是基于单元厚度的一个系数,用于计算允许的穿透。 ICONT 定义初始闭合因子。 PINB 定义“Pinball"区域。 PMIN和PMAX 定义初始穿透的容许范围。 TAUMAR 指定最大的接触摩擦。 CNOF 指定施加于接触面的正或负的偏移值。 FKOP 指定在接触分开时施加的刚度系数。 FKT 指定切向接触刚度。 COHE 制定滑动抗力粘聚力。 TCC 指定热接触传导系数。 FHTG 指定摩擦耗散能量的热转换率。 SBCT 指定 Stefan-Boltzman 常数。 RDVF 指定辐射观察系数。 FWGT 指定在接触面和目标面之间热分布的权重系数。

FACT 静摩擦系数和动摩擦系数的比率。 DC 静、动摩擦衰减系数。 命令: R GUI:main menu> preprocessor>real constant 对实常数 FKN, FTOLN, ICONT, PINB, PMAX, PMIN, FKOP 和 FKT,用户既可以定义一个正值,也可以定义一个负值。程序将正值作为比例因子,将负值作为绝对值。程序将下伏单元的厚度作为ICON,FTOLN,PINB,PMAX 和 PMIN 的参考值。例如 ICON = 0.1 表明初始闭合因子是“0.1*下层单元的厚度”。然而,ICON = -0.1 则表示真实调整带是 0.1 单位。如果下伏单元是超单元,则将接触单元的最小长度作为厚度。参见图5-8。 图5-8 下层单元的厚度 在模型中,如果单元尺寸变化很大,而且在实常数如 ICONT, FTOLN, PINB, PMAX, PMIN 中应用比例系数,则可能会出现问题。因为从比例系数得到的实际结果,取决于下层单元的厚度,这就可能引起大、小单元之间的重大变化。如果出现这一问题,请用绝对值代替比例系数。 TCC, FHTG, SBCT, RDVF 和 FWGT 仅用于热接触分析[KEYOPT(1)=1]。 5.4.9.2 单元关键选项 每种接触单元都包括数个关键选项。对大多的接触问题,缺省的关键选项是合适的。而在某些情况下,可能需要改变缺省值。下面是可以控制接触行为的一些关键选项: 自由 度 KEYOPT(1) 接触算法(罚函数+拉格朗日乘子或罚函数) KEYOPT(2) 存在超单元时的应力状态(仅2D) KEYOPT(3)

基于ANSYS的斜齿轮齿条啮合接触分析

文华学院 学生毕业设计(论文)任务书 (2015年11月20日至2016年5月20日) 学部(系):机电学院机械系专业班级:机电124班学生姓名:雷国安指导教师:孟超莹 一、毕业设计(论文)题目 基于ANSYS的斜齿轮齿条啮合接触分析 二、毕业设计(论文)的主要内容 1.设计确定斜齿轮齿条的基本结构尺寸; 2.分析斜齿轮齿条的受力; 3.用pro/E软件或者ANSYS软件完成斜齿轮齿条的三维建模; 4.用ANSYS软件对斜齿轮齿条进行静力学分析。 三、毕业设计(论文)的进度安排及任务要求 阶段工作内容时间备注 第一阶段查阅有关资料、外文翻译、开 题报告 2015.11.20~2016.01.10 第二阶段设计确定齿轮齿条的基本结构 尺寸,并对其进行受力分析计 算 2016.02.29~2016.03.20 第三阶段用pro/E软件或者ANSYS软件 进行齿轮齿条的三维建模 2016.03.21~2016.04.03 第四阶段用ANSYS软件对齿轮齿条进行 静力学分析 2016.04.04~2016.04.17 第五阶段写毕设论文2016.04.18~2016.05.09 第六阶段修改论文、答辩2016.05.10~2016.05.20

四、同组设计者 无 五、主要参考文献(不少于10篇) [1] 王新荣,初旭宏. ANSYS有限元基础教程[M].北京:电子工业出版社.2011; [2] 张乐乐,谭南林,焦凤川.ANSYS辅助分析应用基础教程[M].北京:清华大学出版社,2006; [3] 钟毅芳,吴昌林等.机械设计[M].华中科技大学出版社.2001; [4] 傅祥志.机械原理[M].华中科技大学出版社.2000年10月 [5] 董建国、高鸿庭.机械专业英语[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004 [6] 田绪东,管殿柱.Pro/ENGINEER Wildfire 4.0三维机械设计[M].北京:机械工业出版社.2009 [7] 祝凌云等.PRO/ENGINEER野火版入门指南[M].北京:人民邮电出版社,2003,1-356 [8]黄圣杰.Pro/E野火版基础教程(上册) [M].北京:人民邮电出版社,2004,1-265 [9]曹宇光,张卿,张士华.自升式平台齿轮齿条强度有限元分析[J].中国石油大学学报(自然科学版).2010 [10] 张兴权,何广德,郑如,张俊.齿轮齿条的接触应力研究[J].机械传动.2011 [11] 薛军,孙宝玉,辛宏伟,张建国,吴澜涛.基于有限元法的齿轮齿条动态应力分析[J].长春工业大学学报(自然科学版).2008 [12] F. Farukh, L.G. Zhao, R. Jiang et al.. Realistic microstructure-based modelling of cyclic deformation and crack growth using crystal plasticity[J].Computational Materials Science, 2016, 111. [13] Kruzic J J, Scott J A, Nalla R K et al.Propagation of surface fatigue cracks in human cortical bone.[J].Journal of Biomechanics, 2005, 39(5). [14]Lacitignola D,Tebaldi C.Effects of ecological differentiation on Lotka-Volterra systems for species with behavioral adaptation and variable growth rates.[J].Mathematical Biosciences,2005, 194(1). [15] Presser K A, Ross TModelling the growth limits (growth/no growth interface) of Escherichia coli as a function of temperature, pH, lactic acid concentration,and water activity.[J].Applied and environmental microbiology, 1998, 64(5).

LS-DYNA常见问题汇总10

LS-DYNA常见问题汇总 1.0 资料来源:网络和自己的总结yuminhust2005 Copyright of original English version owned by relative author. Chinese version owned by https://www.sodocs.net/doc/915778090.html,/Kevin 目录 1.Consistent system of units 单位制度 (2) 2.Mass Scaling 质量缩放 (4) 3.Long run times 长分析时间 (9) 4.Quasi-static 准静态 (11) 5.Instability 计算不稳定 (14) 6.Negative Volume 负体积 (17) 7.Energy balance 能量平衡 (20) 8.Hourglass control 沙漏控制 (27) 9.Damping 阻尼 (32) 10.ASCII output for MPP via binout (37) 11.Contact Overview 接触概述 (41) 12.Contact Soft 1 接触Soft=1 (45) 13.LS-DYNA中夹层板(sandwich)的模拟 (47) 14. 怎样进行二次开发 (50)

1.Consistent system of units 单位制度 相信做仿真分析的人第一个需要明确的就是一致单位系统(Consistent Units)。计算机只认识0&1、只懂得玩数字,它才不管你用的数字的物理意义。而工程师自己负责单位制的统一,否则计算出来的结果没有意义,不幸的是大多数老师在教有限元数值计算时似乎没有提到这一点。见下面LS-DYNA FAQ中的定义:Definition of a consistent system of units (required for LS-DYNA): 1 force unit = 1 mass unit * 1 acceleration unit 1 力单位=1 质量单位× 1 加速度单位 1 acceleration unit = 1 length unit / (1 time unit)^2 1 加速度单位= 1 长度单位/1 时间单位的平方 The following table provides examples of consistent systems of units. As points of reference, the mass density and Young‘s Modulus of steel are provided in each system of units. ―GRA VITY‖ is gravitational acceleration.

ansys接触定义

1概述 接触问题是一种高度非线性行为,需要较大的计算资源,为了进行实为有效的计算,理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。 接触问题存在两个较大的难点:其一,在你求解问题之前,你不知道接触区域,表面之间是接触或分开是未知的,突然变化的,这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定;其二,大多的接触问题需要计算摩擦,有几种摩擦和模型供你挑选,它们都是非线性的,摩擦使问题的收敛性变得困难。 一般的接触分类 接触问题分为两种基本类型:刚体─柔体的接触,半柔体─柔体的接触。 (1)刚-柔接触 在刚体─柔体的接触问题中,接触面的一个或多个被当作刚体,(与它接触的变形体相比,有大得多的刚度),一般情况下,一种软材料和一种硬材料接触时,问题可以被假定为刚体─柔体的接触,许多金属成形问题归为此类接触。 (2)柔-柔接触 柔体─柔体的接触,是一种更普遍的类型,在这种情况下,两个接触体都是变形体(有近似的刚度)。 2ANSYS接触能力 ANSYS支持三种接触方式:点─点,点─面,平面─面,每种接触方式使用的接触单元适用于某类问题。为了给接触问题建模,首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触,如果相互作用的其中之一是一点,模型的对立应组元是一个结点。如果相互作用的其中之一是一个面,模型的对应组元是单元,例如梁单元,壳单元或实体单元,有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对,接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元,至于ANSYS使用的接触单元和使用它们的过程,下面分类详述。 2.1点─点接触单元 点─点接触单元主要用于模拟点─点的接触行为,为了使用点─点的接触单元,你需要预先知道接触位置,这类接触问题只能适用于接触面之间有较小相对滑动的情况(即使在几何非线性情况下) 如果两个面上的结点一一对应,相对滑动又以忽略不计,两个面挠度(转动)保持小量,那么可以用点─点的接触单元来求解面─面的接触问题,过盈装配问题是一个用点─点的接触单元来模拟面─面的接触问题的典型例子。

ANSYS—接触单元说明

参考ANSYS的中文帮助文件 接触问题(参考ANSYS的中文帮助文件) 当两个分离的表面互相碰触并共切时,就称它们牌接触状态。在一般的物理意义中,牌接触状态的表面有下列特点: 1、不互相渗透; 2、能够互相传递法向压力和切向摩擦力; 3、通常不传递法向拉力。 接触分类:刚性体-柔性体、柔性体-柔性体 实际接触体相互不穿透,因此,程序必须在这两个面间建立一种关系,防止它们在有限元分析中相互穿过。 ――罚函数法。接触刚度 ――lagrange乘子法,增加一个附加自由度(接触压力),来满足不穿透条件――将罚函数法和lagrange乘子法结合起来,称之为增广lagrange法。 三种接触单元:节点对节点、节点对面、面对面。 接触单元的实常数和单元选项设臵: FKN:法向接触刚度。这个值应该足够大,使接触穿透量小;同时也应该足够小,使问题没有病态矩阵。FKN值通常在0.1~10之间,对于体积变形问题,用值1.0(默认),对弯曲问题,用值0.1。 FTOLN:最大穿透容差。穿透超过此值将尝试新的迭代。这是一个与接触单元下面的实体单元深度(h)相乘的比例系数,缺省为0.1。此值太小,会引起收敛困难。 ICONT:初始接触调整带。它能用于围绕目标面给出一个“调整带”,调整带内任何接触点都被移到目标面上;如果不给出ICONT值,ANSYS根据模型的大小提供一个较小的默认值(<0.03= PINB:指定近区域接触范围(球形区)。当目标单元进入pinball区时,认为它处于近区域接触,pinball区是围绕接触单元接触检测点的圆(二维)或球(三维)。可以用实常数PINB调整球形区(此方法用于初始穿透大的问题是必要的)PMIN和PMAX:初始容许穿透容差。这两个参数指定初始穿透范围,ANSYS把整个目标面(连同变形体)移到到由PMIN和PMAX指定的穿透范围内,而使其成为闭合接触的初始状态。初始调整是一个迭代过程,ANSYS最多使用20个迭代步把目标面调整到PMIN和PMAX范围内,如果无法完成,给出警告,可能需要修改几何模型。 TAUMAX:接触面的最大等效剪应力。给出这个参数在于,不管接触压力值多大,只要等效剪应力达到最大值TAUMAX,就会发生滑动。该剪应力极限值通常用于接触压力会变得非常大的情况。 CNOF:指定接触面偏移。+CNOF增加过盈、-CNOF减少过盈或产生间隙、CNOF能与几何穿透组合应用。 FKOP:接触张开弹簧刚度。针对不分离或绑定接触模型,需要设臵实常数FKOP,该常数为张开接触提供了一个刚度值。FKOP阻止接触面的分离;FKOP默认为1.0,用于建立粘结模型,用一个较小值(1e-5)去建立软弹簧模型。 FKT:切向接触刚度。作为初值,可以采用-FKT=0.01*FKN,这是大多数ANSYS 接触单元的缺省值。 COHE:粘滞力。即没有法向压力时开始滑动的摩擦应力值。 FACT,DC:定义摩擦系数变化规律

SolidWorks导入ansys齿轮接触分析

原料:SolidWorks,ansys, 1、SolidWorks建立三维实体模型如图1所示,要保证实体没有干涉。保存为***.X_T格式,注意用文件名不能出现中文字符。 2、打开ansys软件,设定储存目录,然后preference,勾选structural,点击OK。如图2. 3、添加两种单元类型,mass21和solid185.选中solid185,点options,将 K2改为Reduced integration。如图3。

4、点real constant 选中solid185,将下面的框键入4. 设置材料属性.弹性模量2.1E11,泊松比0.3. 摩擦系数设置为0.1. 5、file-import-PARA,找到***.X-T文件,打开。只有线框。点击plotCtrl-style-solid model face –normal faceing ,点plot-replot,即可出现三维

实体。如图6. 6、在两个齿轮的中心分别建立两个关键点,如图7.1所示,在两个齿轮的旋转中心分别点击鼠标,点OK,即可建立两个keypoint. 7、划分网格,用meshtool,如图8.1.然后给两个关键点划分网格。如图8.2.

8、设定接触, 8.1点击图标,然后点击图标,点pick target,选取小齿轮上的可能与大齿轮接触的齿面,——OK,

8.2 点击next,点击pick contact,选取大齿轮上可能与小齿轮接触的齿面,——OK,——next——create。_finish.

9、建立刚性区域 9.1 打开select entities ——OK,选择小齿轮侧的关键点,——OK, 9.2 建立一个主节点,name 设为为M1.

LS_Dyna初学者常见问题

LS-DYNA初学者常见的问题 LS-DYNA在1976年由美国劳伦斯·利沃莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)J.O.Hallquist博士主持开发,时间积分采用中心差分 格式,当时主要用于求解三维非弹性结构在高速碰撞、爆炸冲击下的大变形动 力响应,是北约组织武器结构设计的分析工具。LS-DYNA的源程序曾在北约的 局域网Pubic Domain公开发行,因此在广泛传播到世界各地的研究机构和大学。从理论和算法而言,LS-DYNA是目前所有的显式求解程序的鼻祖和理论基础。 1988年,J.O.Hallquist创建利沃莫尔软件技术公司(Livermore Software Technology Corporation),LS-DYNA 开始商业化进程,总体来看,到目前为止在单元技术、材料模式、接触算法以及多场耦合方面获得非常大的 进步。 以下为LS-DYNA初学者常见的问题: 一、LS-DYNA与市面上其它的前处理软件兼容性如何? 解答:由于LS-DYNA是全球使用率最高的结构分析软件,因此其它的前处理软件与LS-DYNA是完全兼容的。在此要强调的是:LS-DYNA的官方前处理程序为FEMB,因为FEMB是专门为LS-DYNA量身订作的前处理程序,有许多设定条件及架构逻辑是其它前处理软件所难望其项背的,为了避免在学习LS-DYNA的过程 及操作上产生困扰,强烈建议使用者采用原厂出品的FEMB来做为LS-DYNA的前处理工具,使用者必定更能体会LS-DYNA直觉式的设定与强大的分析能力。. 二、LS-DYNA似乎很重视「Contact Algorithm」,这是为什么? 解答:是的,LS-DYNA很早以前就已经发展「接触算法」,这是因为基础力学 所分析的对像均只考虑「力的受体」,故输入条件皆为外力量值。然而在真实 情况下,物体受力通常是因为与其它的物体发生「接触」(Contact)才受力,此时外力量值是无法预期的,应该输入的条件往往都是几何上的接触条件。因 为有完备的接触力学演算方式,LS-DYNA才得以忠实的仿真现实环境的复杂结 构行为。 三、如果要利用LS-DYNA进行MPP(平行运算)的计算,硬件配备及操作系统有 无特殊需求? 解答:不论是PC cluster、工作站及一般的PC环境,都适合执行LS-DYNA的MPP平行运算功能,一般我们还是会建议要用来执行平行运算的计算机群组, 彼此的等级宜尽量一致;操作系统方面并无特别需求,以一般的windows2000、LINUX或是UNIX皆可执行。国外已有很多厂商利用非办公时间,将办公室内 的计算机串连在一起,结合LS-DYNA来分析问题,宛如一部超级计算机,不仅 可以有效提升研发的竞争力,同时亦可弹性地运用计算机资源,一举数得。 四、FEMB能够自动产生有限元素网格吗?

基于ANSYS WORKBENCH 的空间曲线啮合齿轮接触分析

课程论文 (2015-2016学年第二学期) 基于ANSYS WORKBENCH 的空间曲线啮合齿轮接触分析

基于ANSYS WORKBENCH 的空间曲线啮合齿轮接触分析 摘要:空间曲线啮合齿轮是近几年来华南理工大学教授陈扬枝提出的新型齿轮,对该齿轮的弯曲应力和强度设计准则都有了一定的研究。因此,本文主要是利用ANSYS WORKBENCH软件来对该齿轮来进行接触分析的进行探讨,介绍了接触分析的方法,为空间曲线啮合齿轮提供了一种新的分析方法。用两个初始参数几乎完全一样的两个齿轮对来进行比较分析,得到交错轴齿轮比交叉轴齿轮的等效应力更大;安装位置对分析的结果的影响也很大;等效应变和变形都能够满足我们实际的需求等这些结论。 关键词:ANSYS WORKBENCH 空间曲线啮合齿轮接触分析 1.引言 传统的齿轮的形式多种多样,用有限元对传统齿轮的机构进行分析是目前研究采用得最多的一种方法。而齿轮啮合过程作为一种接触行为,因涉及接触状态的改变而成为一个复杂的非线性问题。因此近年来,国内外学者开始采用接触有限元法对齿轮进行分析。接触有限元法来分析齿轮结构,为齿轮的快速设计和进一步的优化设计提供条件。 空间曲线啮合齿轮(Space Curve Meshing Wheel, SCMW) [1~3]是近几年来由华南理工大学教授陈扬枝提出的新型齿轮,而空间曲线啮合交错轴齿轮则是可以运用于空间交错轴上的啮合齿轮。不同于基于齿面啮合理论的传统齿轮机构[4、5],它们是基于一对空间共轭曲线的点啮合理论。它的特点是:传动比大、小尺寸、质量轻等。课题组前期已经研究了适用于该空间曲线啮合轮机构的空间曲线啮合方程[6],重合度计算公式[7],强度设计准则[8]以及制造技术[9]等,并设计出微小减速器[10]。同时,对于该齿轮的等强度设计等方面正在进行研究。 ANSYS WORKBENCH是用ANSYS 求解实际问题的产品,它是专门从事于模型分析的有限元软件,能很好地和现有的CAD三维软件无缝接口,来对模型进行静力学、动力学和非线性分析等功能。由于空间曲线啮合齿轮主要运用于微小型或者是微型机械装置中,传递的力非常的小,主要用来传递运动,因此,点蚀和磨损都不是它的主要失效形式。本文主要是用ANSYS WORKBENCH对该齿轮进行接触分析,来探讨整个机构在此情况下的应力状态。

ansys面与面接触分析实例

面与面接触实例:插销拨拉问题分析 定义单元类型 Element/add/edit/delete 定义材料属性 Material Props/Material Models Structural/Linear/Elastic/Isotropic 定义材料的摩擦系数 建立几何模型 Modeling/Create/Volumes/Block/By Dimensions X1=Y1=0,X2=Y2=2,Z1=2.5,Z2=3.5

Modeling/Create/Volumes/Cylinder/By Dimensions 先拾取长方体,再拾取圆柱体。 Modeling/Create/Volumes/Cylinder/By Dimensions 划分掠扫网格 Meshing/Size Cntrls/ManualSize/Lines/Picked Lines 拾取插销前端的水平和垂直直线,输入NDIV=3 再拾取插座前端的曲线,输入NDIV=4

PlotCtrls/Style/Size and Shape,在Facets/element edge列表中选择2 facets/edge 建立接触单元 Modeling/Create/Contact pair,弹出Contact Manager对话框,如图所示。 单击最左边的按钮,启动Contact Wizard(接触向导),如图所示。

单击Pick Target,选择目标面。 选择接触面 定义位移约束 施加对称约束,Define Loads/Apply/Structural/Displacement/Symmetric B.C/On Areas,选择对称面。 再固定插座的左侧面。 设置求解选项 Analysis Type/Sol’s Control

ANSYS接触分析_学习手记

◆前提: ◇有限元模型。 ◇已识别接触面及目标面。(*可应用自由度耦合来替代接触。) 选择目标面和接触面的准则: 1.凸面和凹面或平面接触是,选平面或凹面为目标面。2、接触的两个面网格划分有粗细的话,选粗网格所在面为目标面。3两个面刚度不同时,选择刚度大的面为目标面4如果两个面为一个高阶单元,一个为低阶单元,选低阶单元为目标面 5.如果一个面比另一个面大选大的面为目标面。 2. ◆定义接触单元及实常数

◇(刚性)目标单元—— TARGE169 TARGE170 ; ◇(柔性)接触单元—— CONTA171~CONTA172。 ***Commands*** ET,K,169 !K - 指定的单元编号 ET,K+1,172 *** **** ◇实常数——一个接触对对应同一个实常数号。 TARGE单元的实常数包括:R1、R2 —定义目标单元几何形状 CONTA单元的实常数包括: No. Name Description 1 R1 Target circle radius(刚性环半径) 2 R2 Superelement thickness(单元厚度) *3 FKN Normal penalty stiffness factor(法向接触刚度因子) *4 FTOLN Penetration tolerance factor(最大允许的穿透) *5 ICONT Initial contact closure(初始闭合因子) 6 PINB Pinball region(“Pinball”区域) *7 PMAX Upper limit of initial allowable penetration(初始穿透的最大值)*8 PMIN Lower limit of initial allowable penetration(初始穿透的最小值)*9 TAUMAX Maximum friction stress(最大的接触摩擦) *10 CNOF Contact surface offset(施加于接触面的正或负的偏移值) 11 FKOP Contact opening stiffness or contact damping *12 FKT Tangent penalty stiffness factor(切向接触刚度) 13 COHE Contact cohesion(滑动抗力粘聚力) 14 TCC Thermal contact conductance(热接触传导系数) 15 FHTG Frictional heating factor(摩擦耗散能量的热转换率) 16 SBCT Stefan-Boltzmann constant 17 RDVF Radiation view factor 18 FWGT Heat distribution weighing factor 19 ECC Electric contact conductance 20 FHEG Joule dissipation weight factor 21 FACT Static/dynamic ratio(静摩擦系数和动摩擦系数的比率) 22 DC Exponential decay coefficient(摩擦衰减系数) 23 SLTO Allowable elastic slip 24 TNOP Maximum allowable tensile contact pressure 25 TOLS Target edge extension factor 附注: +值作为比例因子,-值作为绝对值; 带*号的实常数比较重要,关乎接触分析的收敛; 一般实常数可为缺省值。

基于ANSYS的齿轮接触应力有限元分析【文献综述】

毕业论文文献综述 机械设计制造及其自动化 基于ANSYS的齿轮接触应力有限元分析 一、研究现状及研究主要成果 1. 《基于ANSYS的渐开线啮合齿轮有限元分析》中指出:采用有限元软件ANSYS建立了啮合齿轮的有限元模型,利用ANSYS软件的非线性接触分析功能,对啮合齿轮的接触问题进行仿真,计算出接触应力,为齿轮的强度计算和设计在方法上提供了参考和依据。建立了渐开线圆柱啮合齿轮的三维有限元模型;研究了齿轮系统整体分析中接触对的建立、齿轮加载方式的选择;研究了齿轮副结构有限元分析方法。采用在圆柱面的节点上加切向力来代替力矩的加载方式,对齿轮面接触参数进行设置,并且得到了接触分析的最终结果,说明该有限元建模的方法是可行的,为将来齿轮系统动力学的研究奠定基础。 2.《基于ANSYS的多齿差摆线齿轮有限元分析》中指出:应用ANSYS分析软件对多齿差摆线齿轮进行建模,推导出不同啮合相位角摆线齿轮根部应力计算公式,计算了不同啮合相位角摆线齿轮根部应力,找出齿轮齿根过渡圆弧半径与齿根处最大应力的关系和摆线齿轮根部过渡圆弧半径对齿轮根部应力的影响。摆线齿轮在齿顶啮合时齿轮根部具有最大应力值,采用了过渡圆弧的摆线齿轮齿根危险截面处的最大应力值明显比未采用过渡圆弧的摆线齿轮低,危险截面处的最大应力值随着过渡圆弧半径的增大而减小,当圆弧半径较小时最大应力减小趋势较快,当圆弧半径逐渐增大时应力减小趋势逐渐变缓。 3.《齿轮接触有限元分析》指出:计算接触非线性问题有许多方法,例如罚函数法、拉格朗日乘子法等,其中罚函数法由于其经济和方便而得到广泛使用。过去使用点-点接触单元,求解接触问题,对于象齿轮类接触,模型构造很麻烦,计算结果精度和准确性很难保证。随着计算机和有限元法的发展,新的接触单元法产生精确的几何模型,自动划分网格,适应求解。通过接触仿真分析研究了通用接触单元在轮齿变形和接触应力计算中的应用。建立了一对齿轮接触仿真分析的模型,并使用新的接触单元法计算了轮齿变形和接触应力,与赫兹理论比较,同时也计算了摩擦力对接触应力的影响。计算分析了单元离散、几何、边界范围与加载或约束处理方式的误差,建立了一个计算轮齿变形和接触应力的标准,说明了新的接触单元法的精确性、有效性和可靠性。 4.《渐开线直齿圆柱齿轮有限元仿真分析》中指出:ANSYS软件对齿轮变形和齿根应

LS-DYNA新手入门

LS-DYNA新手入门 1.LS-DYNA简介 LS-DYNA是世界上最著名的通用显式动力分析程序,能够模拟真实世界的各种复杂问题,特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性动力冲击问题,同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。在工程应用领域被广泛认可为最佳的分析软件包。与实验的无数次对比证实了其计算的可靠性。 由J.O.Hallquist主持开发完成的DYNA程序系列被公认为是显式有限元程序的鼻祖和理论先导,是目前所有显式求解程序(包括显式板成型程序)的基础代码。1988年 J.O.Hallquist创建LSTC公司,推出LS-DYNA程序系列,并于1997年将LS-DYNA2D、 LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一个软件包,称为LS-DYNA。PC版LS-DYNA 默认前后处理采用ETA公司的FEMB,另外还包括另一个前后处理软件为LS-PREPOST。LS-DYNA 的版本分为按:950版,960版,970版,971版和980版(将发行版)等,同时每个版本还有更细的分类,如:LS-DYNA971R3.1.exe和LS-DYNA971R4.2.exe等。这些分类是依据求解器的版本分类 2.运用LS-DYNA分析问题的全过程(BlankingPig提供,补充) a.把现实过程转化为程序模型(你要搞明白自己已经知道什么,还能查到什么,想要知道什么,该建个什么样的模型);(知道要建立什么模型,最重要,但是很容易被忽视。最终的计算结果是否正确,这一步基本上就决定了)。 b.前处理(画图,建模,设边界)(建立模型,最终得到K文件,里面包含所有的模型数据 c.计算(DYNA兄上!)(求解计算,将k文件提交DYNA求解器计算) d.后处理(把想要知道的结果读出来)(提取你关心的数据或动画) e.写报告(你最初以及最终的目的。。。)(根据你的研究内容,对数据进行分析总结,非软件的事,是自己的事)。 3.ANSYS/LS-DYNA与LS-DYNA的关系 1996年LSTC与ANSYS公司合作推出ANSYS/LS-DYNA,以ANSYS作为前后处理,以LS-DYNA 的求解器(即为ls960.exe or ls970.exe等,ANSYS/LS-DYNA的版本不同,对应的求解器不同,求解器在ANSYS安装目录bin\intel文件夹下),这个求解器和LSTC公式发行的 LS-DYNA对应的版本求解器版本没有任何区别。而通常大家说的PC版LS-DYNA指的是LSTC 自己公司发行的软件包,以LS-DYNA Manager作为管理平台,可以调用默认的前处理软件FEMB(ETA公司)和前后处理软件LS-PREPOST(LSTC公司),并可以调用ls960.exe or ls970.exe等LS-DYNA求解器对建立好的模型文件k文件进行计算。 因此,他们的关系如下: a.从计算功能上说,两种没有任何差别;都采用ls960.exe or ls970.exe等作为求解器。 b.从发行公司上说,ANSYS/LS-DYNA是ANSYS和LSTC共同推出,PC版LS-DYNA由LSTC推 c.从前处理上说,ANSYS/LS-DYNA以ANSYS作为前处理,PC版LS-DYNA默认的前处理为FEMB 和LS-PREPOST。 d.从后处理上说,ANSYS/LS-DYNA以ANSYS和LS-PREPOST(和求解器在同一目录下),PC版LS-DYNA以LS-PREPOST作为后处理(也可以设置关键字输出ANSYS的后处理格式)由上面的分析可以看出,DYNA求解器(ls960.exe or ls970.exe)才是软件的核心,前处理可以任意,最终都是要得到关键字文件,k文件。手动编写都没有问题。另外,如HYPERMESH(A06:HyperWorks),TUREGRID(A22:TrueGrid)等都可以作为前处理软件,如果你对关键字比较了解,ABAQUS等任何能输出单元,节点信息的有限元都可以作为你的前处理软件。我就经常用ABAQUS作为前处理,建模,网格划分,导出节点,单元信息文件inp

ansys workbench接触分析

Workbench -Mechanical Introduction Introduction 作业3.1 31 接触控制

作业3.1 –目标 Workshop Supplement ?作业3.1调查了一个简单组件的接触行为。目的是为了说明由于不适当接触导致的刚体运动是怎么产生的。 ?问题描述: 问题描述 –模型从一个简单Parasolid组件文件获得 –我们的目标是在组件的各部件中建立接触,查看非对称加载对结果有何影响 我们的目标是在组件的各部件中建接触,查看非对称加载对结果有何影响

作业3.1 –假设 Workshop Supplement ?假设arm shaft 和side plate上的孔间的摩擦忽略不计,同样arm shaft 和stop shaft 之间的接触也忽略不计。最后假设stop shaft固定在两个side plate之间。 之间 Arm Shaft Side Plate Side Plate p Stop Shaft

作业3.1 –Project Schematic Workshop Supplement ?打开Project page(项目页) ?通过“Units” 菜单确定: –Project单位设置为“US Customary (lbm, in, s, F, A, lbf, V). –选择“Display Values in Project Units”

. . .作业3.1 –Project Schematic Workshop Supplement 1.在Toolbox(工具箱)中双击 Static Structural建立新的分析系 统 1. 2.Geometry上点击鼠标右键选择 2在 Import Geometry导入 2. Contact_Arm.x_t文件

基于ANSYS的多齿轮动态接触分析

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/915778090.html, 基于ANSYS的多齿轮动态接触分析 作者:高飞 来源:《科协论坛·下半月》2013年第06期 摘要:基于ANSYS建模,分析多齿轮在动态接触过程中齿面各处应力的分布与变化,对于合理设计齿轮副提高齿轮寿命具有重要意义,并且避免设计过程中复杂的人工计算,以此为依据进行齿轮设计可以大大加快设计过程提高可靠性。 关键词:ANSYS 有限元应力齿轮动态接触 中图分类号:TH132.41 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)006-051-02 1 引言 随着齿轮传动向重载、高速、低噪、高可靠性方向发展,现代齿轮设计对齿轮传动系统的静、动态特性提出了更高的要求。基于ANSYS对齿轮副建模,然后划分为有限个单元体并设置边界条件,将复杂力学问题的计算求解过程交由计算机完成可以大大节省人力,并且计算迅速,结果可靠。本文以一对齿轮副的动态啮合过程为例,利用ANSYS对其进行建模、加载、求解从而分析其在啮合过程中的应力变化,为以后的齿轮设计提供力学上的理论依据。 2 有限元模型的建立与网格划分 2.1 模型参数 两个齿轮的基本参数如下: 大齿轮:齿数45,模数2mm,压力角20€埃荻ジ呦凳?.0,顶隙系,0.5 小齿轮:齿数36,模数2mm,压力角20€埃荻ジ呦凳?.0,顶隙系,0.5 材料参数:45#,泊松比0.3,弹性模量206GPa,密度7850 2.2 单元选择及边界条件 分析单元采用SOLID185单元,具有超弹性、应力钢化、蠕变、大变形和大应变能力。通过接触向导建立齿轮之间的接触对和齿轮的刚性约束,则接触单元和目标单元将自动分配。 小齿轮为主动轮,约束齿轮内缘的径向位移和轴向位移;大齿轮为被动轮,约束径向位移和轴向位移。小齿轮匀速转动,转速为0.2rad/s,大齿轮承受1200N·m的阻力矩,计算时间为1秒(小齿轮转过约11.5€埃邢拊P偷慕⑷缤?所示。

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