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[UniGraphics] glue与contact的应用

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发表于 2014-9-5 22:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

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GluecontactNX nastran中的应用


1、概念


在进行NX nastran仿真时,Glue用来将面与面之间连接起来。连接起来的两个面其之间的相对运动就被限制了,也就是说,Glue起来的两个面(单单就自由度讲)就像被胶水粘起来一样。单就这个单词的意思来说,就是用胶水粘接的意思,如果个人理解,觉得用焊接感觉更适合。


NX nastran中的Surface-to-Surface Gluing命令对连接面之间的网格划分没有要求。也就是说互相连接的两个面的网格划分不必一致。


Contact,从字面理解就是接触。在实际的生活中,接触广泛的存在着,在有限元仿真中很有用。NX nastran解算器使用增广拉格朗日方程来处理接触。增广拉格朗日包含以下两个重要点:使用惩罚刚度来实现接触约束;使用互不渗透(或者叫零渗透)来判定接触是否收敛。


2、  使用nastrancontact例子


我们要仿真的对象是车轮和轮轴。在轮子和轮轴之间存在着接触。我们的仿真对象如图1所示。仿真对象是一个装配体,主装配文件叫做wheel_shaft_assy,主装配体由两个零件组成:wheelflangeshaft





  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

































1 仿真对象


分别对两个零件赋予材料属性,wheel赋予钢属性,shaft赋予尼龙塑料属性。这两种零件的材料在UG材料库都有,只要调用就可以。具有材料属性后,就进行网格的划分。在这里偷个懒,使用自由网格划分。一般来说,自由划分网格的精度就够用了。如有特殊需要,可以进行细致的划分,通过分割几何体划分六面体网格。当然,付出的代价就是要花很多时间,才能划分出相对细致的六面体网格。


使用自由网格如图2所示。

































2 网格文件


划分网格完成后,就要根据实际的车轮工作情况,抽象出具体的物理含义,进而在仿真分析中施加软件提供的相对应的约束条件、载荷条件。一般来说,车轮与轮轴之间采用过盈装配。在工人装配操作时,一般采用对车轮加热,让轴孔受热膨胀。接着讲未膨胀的轮轴插入到装配位置。车轮冷却后,与轮轴紧紧抱死。由于在装配位置,轮轴与车轮的过盈干涉,会产生接触应力。这也是咱们进行接触计算的意义所在之一。


NX中,定义接触对有几种方法。较为规范的方法为,先定义region,而后制定某某region为接触约束对。应用到本例子中就是,定义车轮与轮轴两个之间的两个配合面为两个region,而后将指定此两个region位接触约束。按照上述方法定义约束后的装配如图3所示。






















3 施加接触约束的车轮与轮轴


仔细观察可以看见车轮与轮轴之间有NX系统指定的接触约束标记。此标记表明,接触约束已经成功施加。


需要特别提醒的是,含有接触对约束的仿真解算与一般的结构计算有不同之处,要对求解参数、输出参数进行一些设置。在要求解的case文件节点上选中,右击鼠标选中edit,接着选择case control标签项,另外还要设置结果文件输出选项,按照图4设置参数。














































4 接触相关的参数设置


至此,关于接触约束的相关参数基本设置完毕。接下来可以进行一般上的约束添加。下面以实际情况假设,车轮处于静止状态,不受外力。此时,分析可以知道,车轮与轮轴之间仅存在以车轴中心线为中线向四周膨胀的位移可能(专业术语,径向位移)。根据分析,我们可以将约束施加如下:


A. 车轴为完全约束(6个自由度全部固定);


B. 使用柱坐标系对车轮的轴孔施加只允许径向自由的约束。


施加上述约束后,如图5所示。






















5


完成上述约束,不施加任何外在载荷,我们可以进行解算。看看在此情况下的接触应力。计算结果如下所示。
















































6 变形                                7 接触产生的力


如图6,由于接触带来的接触变形最大值约为5丝,也就是0.528mm,分布如图示意。本图为了能清晰示意,采用了局部夸张的标记方式。图7示意了由于接触产生的接触力,可以看出,最大力约为181.33N。接触应力的分布如图8所示,其最大值约为9.41MPa







8 接触应力


再进行另外一个工况计算。上面约束全部保留,另外施加一个外部的力,垂直指向圆心,数值5000N。如图9所示。







9 施加的外力





进行解算,解算结果如下所示。









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在施加外力处,变形明显变大,增加约4倍以上至0.227mm。最大接触产生力约为263.56N。最大接触应力为13.68MPa































12


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发表于 2014-9-6 11:49 | 显示全部楼层

不错不错



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发表于 2014-10-1 12:25 | 显示全部楼层
好多啊,哈哈,谢谢您











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