第16章 接觸分析實(shí)例

第16章接觸分析實(shí)例工程結(jié)構(gòu)分析軟件第16章接觸分析實(shí)例在這個(gè)實(shí)例中，將對(duì)一個(gè)盤軸緊配合結(jié)構(gòu)進(jìn)行接觸分析。第一個(gè)載荷步分析軸和盤在過(guò)盈配合時(shí)的應(yīng)力，第二個(gè)載荷步分析將該軸從盤心拔出時(shí)軸和盤的接觸應(yīng)力情況?！?6.1問(wèn)題描述§16.2建立有限元模型§16.3加載并求解§16.4結(jié)果分析§16.5命令流輸入第16章接觸分析實(shí)例§16.1問(wèn)題描述在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中通常會(huì)遇到軸與軸承、軸與齒輪、軸與盤連接的問(wèn)題，根據(jù)各自的不同情況可能有不同的連接形式。但大多數(shù)連接形式中存在過(guò)盈配合，也就是涉及到接觸問(wèn)題的分析。這里我們以某轉(zhuǎn)子中軸和盤的連接為例，分析軸和盤的配合應(yīng)力以及將軸從盤中拔處時(shí)盤軸連接處的應(yīng)力情況。本實(shí)例的軸為一等直徑空心軸，盤為等厚度圓盤，其結(jié)構(gòu)及尺寸如圖所示?！?6.1問(wèn)題描述由于模型和載荷都是軸對(duì)稱的，可以用軸對(duì)稱方法進(jìn)行分析。這里為了后處理時(shí)觀察結(jié)果更直觀，我們采用整個(gè)模型的四分之一進(jìn)行建模分析，最后將其進(jìn)行擴(kuò)展，來(lái)觀察整個(gè)結(jié)構(gòu)的變形及應(yīng)力分布、變化情況。盤和軸用同一種材料，其性質(zhì)如下：彈性模量：EX=2.1E5泊松比：NUXY=0.3接觸摩擦系數(shù)：MU=0.2§16.2建立有限元模型在ANSYS中，首先我們通過(guò)完成如下工作來(lái)建立本實(shí)例的有限元模型，需要完成的工作有：指定分析標(biāo)題，定義單元類型，定義材料性能，建立結(jié)構(gòu)幾何模型、進(jìn)行網(wǎng)格劃分等。根據(jù)本實(shí)例的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們將首先建立代表盤和軸的兩個(gè)1/4圓環(huán)面，然后對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到有限元模型。設(shè)置分析標(biāo)題定義單元類型定義材料特性建立幾何模型并分網(wǎng)創(chuàng)建接觸對(duì)§16.2建立有限元模型設(shè)置分析標(biāo)題本實(shí)例為進(jìn)行盤軸結(jié)構(gòu)的接觸分析，屬于非線性結(jié)構(gòu)分析范疇。跟前面實(shí)例一樣，為了在后面進(jìn)行菜單方式操作時(shí)的方便，需要在開始分析時(shí)就指定本實(shí)例分析范疇為“Structural”。本實(shí)例的標(biāo)題可以命名為：“AnalysisofaAxisContactingaholeinaDisc”，具體的操作過(guò)程如下：1．選取菜單路徑UtilityMenu|File|ChangeJobname，將彈出ChangeJobname(修改文件名)對(duì)話框。在Enternewjobname(輸入新文件名)文本框中輸入文字“CH16”，為本分析實(shí)例的數(shù)據(jù)庫(kù)文件名。并單擊Newloganderrorfiles(新的日志和錯(cuò)誤文件)單選框，使其變?yōu)椤癥es”，為本實(shí)例的分析過(guò)程創(chuàng)建新的日志。單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成文件名的修改。2．選取菜單路徑UtilityMenu|File|ChangeTitle，將彈出ChangeTitle(修改標(biāo)題)對(duì)話框。在Enternewtitle(輸入新標(biāo)題)文本框中輸入文字“AnalysisofaAxisContactingaholeinaDisc”，為本分析實(shí)例的標(biāo)題名。單擊OK按鈕，完成對(duì)標(biāo)題名的指定?！?6.2建立有限元模型設(shè)置分析標(biāo)題3．選取菜單路徑UtilityMenu|Plot|Replot，指定的標(biāo)題“AnalysisofaAxisContactingaholeinaDisc”將顯示在圖形窗口的左下角。4．選取菜單路徑MainMenu|Preference，將彈出PreferenceofGUIFiltering(菜單過(guò)濾參數(shù)選擇)對(duì)話框。單擊Structual(結(jié)構(gòu))選項(xiàng)使之被選中，以將菜單設(shè)置為與結(jié)構(gòu)分析相關(guān)的選項(xiàng)。單擊OK按鈕關(guān)閉，完成分析范疇的指定?！?6.2建立有限元模型定義單元類型本實(shí)例分析的問(wèn)題中涉及到大變形，故選用Solid185單元類型來(lái)建立本實(shí)例的模型。本接觸問(wèn)題屬于面面接觸，目標(biāo)面和接觸面都是柔性的，將使用接觸單元TARGE170和CONTA174來(lái)模擬接觸面。接觸單元在分析過(guò)程中使用接觸向?qū)r(shí)可以自動(dòng)添加，這里就不再添加。下面為定義單元類型的具體操作過(guò)程。1．選取菜單路徑MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete，將彈出ElementTypes(單元類型)對(duì)話框。單擊對(duì)話框中的Add按鈕，將彈出LibraryofElementTypes(單元類型庫(kù))對(duì)話框。2．在單元類型庫(kù)對(duì)話框中，靠近左邊的列表中，單擊“StructuralSolid”一次，使其高亮度顯示，指定添加的單元類型為結(jié)構(gòu)實(shí)體單元。然后，在靠近右邊的列表中，單擊“Brick8node185”一次，選定單元類型Solid185為第一類單元。單擊對(duì)話框中的OK按鈕，關(guān)閉LibraryofElementTypes對(duì)話框。然后，ElementTypes(單元類型)對(duì)話框會(huì)重新顯示，且在對(duì)話框中的單元列表框中列出了定義的單元類型1：Solid185。3．單擊ElementTypes(單元類型定義)對(duì)話框中的Close按鈕，關(guān)閉對(duì)話框，完成單元類型的定義?！?6.2建立有限元模型定義材料特性本實(shí)例中盤軸使用同一種材料類型，所以只需定義一種材料就可以了。下面是具體的操作過(guò)程。1．選取菜單路徑MainMenu|Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels，將彈出DefineMaterialModelBehavior(材料模型定義)對(duì)話框。2．在對(duì)話框的右邊選項(xiàng)框中，依次雙擊Structural|Linear|Elastic|Isotropic，將彈出1號(hào)材料的彈性模量EX和泊松比PRXY的定義對(duì)話框。3．在線性各向同性材料屬性對(duì)話框中的EX(彈性模量)文本框中輸入“2.1E5”，PRXY(泊松比)文本框中輸入0.3。單擊對(duì)話框中的OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框。4．在DefineMaterialModelBehavior(材料模型定義)對(duì)話框的左邊列表框中將列出定義的材料1的屬性。在對(duì)話框選取路徑Material|Exit關(guān)閉對(duì)話框，完成對(duì)材料模型的定義。§16.2建立有限元模型建立幾何模型并分網(wǎng)下面來(lái)建立本實(shí)例的軸對(duì)稱幾何模型，并進(jìn)行合理的分網(wǎng)。本實(shí)例的軸對(duì)稱模型比較簡(jiǎn)單，可以用多種途徑很方便地建立。前面我們講過(guò)對(duì)于這種旋轉(zhuǎn)體幾何模型可以先建立一個(gè)形面并對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后將這個(gè)形面繞其對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)需要的角度而得到；也可以直接建立圓環(huán)，再對(duì)其進(jìn)行實(shí)體網(wǎng)格劃分而得到整個(gè)模型的網(wǎng)格。這里我們采用后面一種方法，具體操作過(guò)程如下。1．創(chuàng)建四分之一圓盤。選擇菜單路徑MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Cylinder|PartialCylinder命令，將打開PartialCyclinder(創(chuàng)建部分圓環(huán))對(duì)話框。2．在創(chuàng)建部分圓環(huán)對(duì)話框中的輸入圓心坐標(biāo)為：WPX＝0、WPY＝0，內(nèi)徑Rad-1＝34，起始角度為Theta-1＝0，外徑為Rad-2＝100，結(jié)束角度為Theta-2＝90，圓盤厚度為Depth＝25，如圖20.8所示。單擊Apply按照設(shè)置的值建立圓盤模型，在ANSYS圖形顯示對(duì)話框中將會(huì)顯示剛創(chuàng)建圓盤。§16.2建立有限元模型建立幾何模型并分網(wǎng)3．創(chuàng)建代表軸的圓環(huán)。接著，在創(chuàng)建部分圓環(huán)對(duì)話框中輸入相應(yīng)的值來(lái)建立代表四分之一軸的圓環(huán)。輸入的值為：WPX＝0、WPY＝0，內(nèi)徑Rad-1＝25，起始角度為Theta-1＝0，外徑為Rad-2＝35，結(jié)束角度為Theta-2＝90，圓盤厚度為Depth＝150。然后單擊對(duì)話中的OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框。在ANSYS圖形顯示對(duì)話框中將會(huì)顯示剛創(chuàng)建圓盤。4．調(diào)整所建實(shí)體的視圖。選擇菜單路徑UtilityMenu|PlotCtrls|PanZoomRotate，打開Pan-Zoom-Rotate(平移－縮放－旋轉(zhuǎn))對(duì)話框，并單擊對(duì)話框右上角的ISO按鈕，將建立的模型調(diào)到比較合適的位置。調(diào)整后的兩個(gè)圓環(huán)幾何體如圖所示。5．將圓環(huán)2(軸)移動(dòng)到合適的位置。選擇菜單路徑MainMenu|Preprocessor|Modeling|Move/Modify|Volumes，將彈出MoveVolume(移動(dòng)體)拾取對(duì)話框，在圖形輸出窗口中單擊代表軸的圓環(huán)將其選中，然后單擊對(duì)話框中的按鈕關(guān)閉對(duì)話框。將彈出MoveVolume(移動(dòng)體)對(duì)話框，如圖所示?！?6.2建立有限元模型建立幾何模型并分網(wǎng)6．在對(duì)話框中的Z-offsetinActiveCS(Z軸方向平移量)文本框中輸入“-10”，將該體沿Z軸負(fù)方向平移10mm，然后單擊OK按鈕關(guān)閉此對(duì)話框。7．對(duì)創(chuàng)建的體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。選取菜單路徑MainMenu|Preprocessor|Meshing|MeshTool打開分網(wǎng)工具對(duì)話框。8．對(duì)端面上的線進(jìn)行分網(wǎng)控制。在網(wǎng)格劃分工具對(duì)話框(MeshTool)中的尺寸控制(SizeControls)區(qū)中，單擊Lines(線單元)的Set按鈕，將彈出ElementSizesonPickedLines(選定線的單元尺寸定義)拾取對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊軸某個(gè)端面上的兩條圓弧線，然后單擊拾取對(duì)話框中的Apply按鈕，將彈出ElementSizesonPickedLines(選定線的單元尺寸)定義對(duì)話框。9．在線單元尺寸控制對(duì)話框中的No.ofelementdivisions(單元?jiǎng)澐謧€(gè)數(shù))文本框中輸入“15”，指定軸沿周向劃分15個(gè)單元。單擊對(duì)話框中的Apply按鈕對(duì)設(shè)置進(jìn)行確認(rèn)?！?6.2建立有限元模型建立幾何模型并分網(wǎng)10．對(duì)軸的網(wǎng)格進(jìn)行控制。重復(fù)上面的步驟8、9的過(guò)程，在圖形輸出窗口中選則同一端面上的徑向邊，將它們劃分為2份。再選擇軸的高度上的某條線，將其劃分20份。11．完成對(duì)軸的網(wǎng)格劃分。單擊分網(wǎng)工具對(duì)話框中的Mesh下拉框中的“Volume”，指定分網(wǎng)對(duì)象為體。再單擊Shape(分網(wǎng)形狀)控制區(qū)的“Hex/Wedge”單選按鈕，指定形狀為六面體。單擊其下面的“Sweep”單選按鈕，指定分網(wǎng)方式為掃掠。再單擊對(duì)話框中的Sweep按鈕，將彈出VolumeSweeping(掃掠體)拾取對(duì)話框，單擊圖形顯示窗口中的軸，將其選中，單擊拾取對(duì)話框中的OK按鈕，對(duì)軸進(jìn)行網(wǎng)格劃分。12．對(duì)盤進(jìn)行網(wǎng)格劃分。重復(fù)步驟8～11，將盤周向劃分10份，徑向劃分8份，軸向劃分3份，同樣用掃掠的方式對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，最后單擊分網(wǎng)工具對(duì)話框中的Close按鈕關(guān)閉對(duì)話框。至此，完成了盤軸結(jié)構(gòu)的有限元建模的全部工作，通過(guò)上面的工作建立的有限元模型如圖所示?！?6.2建立有限元模型創(chuàng)建接觸對(duì)由于軸和盤在連接時(shí)是過(guò)盈配合，軸的外表面和盤心的表面之間將構(gòu)成面面接觸對(duì)。ANSYS的接觸對(duì)生成向?qū)Э梢允褂脩舴浅７奖愕厣煞治鲂枰慕佑|對(duì)。下面我們將利用接觸對(duì)生成向?qū)?lái)生成本實(shí)例需要的接觸對(duì)。在生成接觸對(duì)的同時(shí)，ANSYS程序?qū)⒆詣?dòng)給接觸對(duì)分配實(shí)常數(shù)號(hào)。1．打開接觸管理器。選取菜單路徑MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|ContactPair，打開ANSYS中的ContactManager(接觸管理器)，如圖所示。2．單擊接觸管理器中的工具條上的最左邊按鈕，將彈出AddContactPair(添加接觸對(duì))對(duì)話框，如圖所示。3．單擊對(duì)話框中的“Areas”單選按鈕，指定接觸目標(biāo)表面為面，然后單擊PickTarget按鈕來(lái)選擇具體的目標(biāo)面。將彈出SelectAreaforTarget(選擇目標(biāo)面)拾取對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊圓盤的盤心面將其選定，然后單擊拾取對(duì)話框中的Apply按鈕將其關(guān)閉。這時(shí)，AddContactPair(添加接觸對(duì))對(duì)話框中的Next按鈕將被激活，單擊Next按鈕進(jìn)入下一步，將彈出選中接觸面的對(duì)話框?！?6.2建立有限元模型創(chuàng)建接觸對(duì)4．單擊對(duì)話框中的“Areas”單選按鈕，指定接觸表面為面，然后單擊PickContact按鈕，來(lái)選擇具體的接觸面。將彈出SelectAreaforContact(選擇目標(biāo)面)拾取對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊軸的外環(huán)面將其選定，然后單擊拾取對(duì)話框中的Apply按鈕將其關(guān)閉。這時(shí)，AddContactPair(添加接觸對(duì))對(duì)話框中的Next按鈕將被激活，單擊Next按鈕進(jìn)入下一步，對(duì)接觸對(duì)屬性進(jìn)行設(shè)置。其對(duì)話框如圖所示。5．在對(duì)話框中，單擊“Includeinitialpenetration”選擇框?qū)⑵溥x中，使分析中包括初始滲透。單擊MaterialID(材料代號(hào))下拉框中的“1”，指定接觸材料屬性為定義的一號(hào)材料。并在CoefficientofFriction(摩擦系數(shù))文本框中輸入“0.2”，指定摩擦系數(shù)為0.2。單擊Optionalsetting按鈕，來(lái)對(duì)接觸問(wèn)題的其它選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置，彈出的對(duì)話框如圖所示。6．在對(duì)話框中的NormalPenaltyStiffness(正則處罰剛度)文本框中輸入“0.1”，指定接觸剛度的處罰系數(shù)為0.1。然后單擊對(duì)話框上部的Friction(摩擦)標(biāo)簽，打開對(duì)摩擦選項(xiàng)設(shè)置的選項(xiàng)卡，如圖所示?！?6.2建立有限元模型創(chuàng)建接觸對(duì)7．單擊選項(xiàng)卡中的Stiffnessmatrix(剛度矩陣)下拉框中的“Unsymmetric”選項(xiàng)，將其選中，指定本實(shí)例的接觸剛度為非對(duì)稱矩陣。其余的設(shè)置保持缺省，單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成對(duì)接觸選項(xiàng)的設(shè)置。8．單擊AddContactPair對(duì)話框中的Create按鈕，ANSYS程序?qū)⒏鶕?jù)前面的設(shè)置來(lái)創(chuàng)建接觸對(duì)。然后彈出如圖所示的對(duì)話框。9．查看對(duì)話框中的信息，然后單擊Finsh按鈕關(guān)閉對(duì)話框。在ANSYS的接觸管理器的接觸對(duì)列表框中，將列出剛定義的接觸對(duì)，其實(shí)常數(shù)為3。關(guān)閉接觸管理器。在圖形輸出窗口中顯示的接觸對(duì)，如圖所示。10．單擊ANSYSToolbar(工具條)上的SAVE_DB按鈕，保存數(shù)據(jù)庫(kù)文件。11．選取菜單路徑UtilityMenu|Plot|Areas，對(duì)建立的模型進(jìn)行從新顯示，在ANSYS圖形輸出窗口中對(duì)所建模型的面進(jìn)行顯示?！?6.3加載并求解因?yàn)楸緦?shí)例是對(duì)盤軸結(jié)構(gòu)中，將軸從盤心拔出的過(guò)程進(jìn)行非線性分析。根據(jù)條件知道在這個(gè)過(guò)程中盤的外緣節(jié)點(diǎn)的自由度該全部約束。又由于建模時(shí)為了節(jié)約費(fèi)用，根據(jù)模型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，只建立了四分之一的模型，所以需要在分析時(shí)定義對(duì)稱邊條，來(lái)模擬真實(shí)的情況。本實(shí)例的分析過(guò)程由兩個(gè)載荷步組成，第一個(gè)載荷步為過(guò)盈分析，求解盤軸過(guò)盈安裝時(shí)的應(yīng)力情況。第二個(gè)載荷步為將軸從盤心拔出時(shí)的接觸分析，分析在這個(gè)過(guò)程中盤心面和軸的外表面之間的接觸應(yīng)力。它們都屬于大變形問(wèn)題，屬于非線性問(wèn)題。在分析時(shí)需要定義一些非線性選項(xiàng)來(lái)幫助問(wèn)題的收斂。下面進(jìn)行本實(shí)例的加載和求解操作。定義對(duì)稱邊條和位移約束定義并求解第一個(gè)載荷步定義并求解第二載荷步§16.3加載并求解定義對(duì)稱邊條和位移約束1．定義軸對(duì)稱邊條。選取菜單路徑MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Displacement|SymmetryB.C.|OnAreas，將彈出ApplySYMMonAreas(在面上施加軸對(duì)稱邊條)拾取對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊選取盤和軸的四個(gè)徑向截面。然后，單擊拾取對(duì)話框中的OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，對(duì)它們施加軸對(duì)稱邊條。2．定義盤外緣的位移約束。選取菜單路徑MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Displacement|OnAreas，將彈出ApplyU,ROTonAreas(在面上施加位移約束)拾取對(duì)話框。在圖形輸出窗口中單擊盤的外緣面，然后單擊拾取對(duì)話框中的OK按鈕關(guān)閉拾取對(duì)話框，將彈出ApplyU,ROTonAreas(在面上施加位移約束)對(duì)話框。3．在對(duì)話框中，單擊DOFstobeconstrainted(約束自由度)列表框中的“AllDOF”，使其高亮度顯示，將其選中。其余設(shè)置保持缺省值(缺省的位移值為0)，單擊OK按鈕關(guān)閉拾取對(duì)話框，完成對(duì)位移約束的定義。施加的軸對(duì)稱約束和位移約束如圖所示?！?6.3加載并求解定義并求解第一個(gè)載荷步對(duì)于本實(shí)例，第一個(gè)載荷步是盤軸連接時(shí)的過(guò)盈配合分析，它屬于結(jié)構(gòu)靜力分析的大變形分析。這里需要進(jìn)行的工作是指定分析類型，載荷步選項(xiàng)，以及輸出文件控制。1．指定分析類型。選擇菜單路徑MainMenu|AnalysisType|Solution|NewAnalysis，將會(huì)彈出NewAnalysis(新分析)對(duì)話框，單擊對(duì)話框中的“Static”單選按鈕，指定分析類型為靜力分析。2．設(shè)定分析選項(xiàng)。選擇菜單路徑MainMenu|Solution|AnalysisType|Sol‘nControls，將彈出求解控制對(duì)話框，如圖所示。3．單擊Basic(基本)選項(xiàng)卡左邊的AnalysisOptions(分析選項(xiàng))下拉框中的“LargeDisplacementStatic”將其選中，使分析中考慮大變形影響。然后在TimeControl(時(shí)間控制區(qū))中設(shè)定載荷步結(jié)束時(shí)間Timeatendofloadstep＝100，并關(guān)掉自動(dòng)時(shí)間步(Automatictimestepping為“Off”)。其余設(shè)置保持缺省，然后單擊對(duì)話框中的OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框?！?6.3加載并求解定義并求解第一個(gè)載荷步4．進(jìn)行第一載荷步求解。選擇菜單路徑MainMenu|Solution|Solve|CurrentLS，將彈出STATUSCommand(求解設(shè)置狀態(tài))窗口和SolveCurrentLoadStep(求解當(dāng)前載荷步)對(duì)話框。5．仔細(xì)閱讀求解狀態(tài)窗口中的信息，檢查所有的選項(xiàng)和設(shè)置是否都正確。如果正確，單擊對(duì)話框中的OK按鈕，對(duì)當(dāng)前載荷步進(jìn)行求解。如果有不對(duì)的地方，單擊對(duì)話框中的Cancel按鈕，取消這次求解，對(duì)正確的設(shè)置進(jìn)行修改并從新求解。6．ANSYS程序會(huì)在求解時(shí)彈出不同的狀態(tài)對(duì)話框顯示正在進(jìn)行的求解內(nèi)容。經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)算求解之后，會(huì)彈出求解完成提示對(duì)話框，單擊Close按鈕，完成第一載荷步的求解。7．求解完成之后ANSYS圖形顯示窗口中顯示的是求解過(guò)程的迭代曲線，選擇菜單路徑UtilityMenu|Replot，可以對(duì)窗口中的內(nèi)容重新顯示成盤軸結(jié)果的有限元模型?！?6.3加載并求解定義并求解第二載荷步本實(shí)例中，第二載荷步是求解將軸從盤心拔出過(guò)程中軸和盤的接觸應(yīng)力情況。在這個(gè)載荷步中需要定義軸的位移值(沿軸向移動(dòng)的距離)。同時(shí)，需要定義多個(gè)載荷子步來(lái)進(jìn)行迭代求解。下面是定義并求解第二載荷步的具體操作過(guò)程。1．設(shè)定分析選項(xiàng)和輸出控制選項(xiàng)。選擇菜單路徑MainMenu|Solution|AnalysisType|Sol‘nControls，將彈出SolutionControls(求解控制)對(duì)話框。2．在求解控制對(duì)話框中的Basic(基本)選項(xiàng)卡中，將AnalysisOptions(分析選項(xiàng))設(shè)置為“LargeDisplacementStatic”，指定為大變形分析。將TimeControl(時(shí)間控制)區(qū)的Timeatendofloadstep(載荷步結(jié)束時(shí)間)設(shè)置為“250”，并打開Automatictimestepping(自動(dòng)時(shí)間步選項(xiàng))，設(shè)置為“On”)。并且將Numberofsubsteps(載荷子步數(shù))文本框設(shè)置為“150”，Maxno.ofsubsteps(最大子步數(shù))為“10000”，Minno.ofsubsteps(最小載荷子步數(shù))為“10”，如圖所示。3．單擊對(duì)話框右邊WriteItemstoResultsFile(結(jié)果輸出項(xiàng))設(shè)置區(qū)下面的Frequency(輸出頻率)下拉框中的“Writeeverysubstep”，將每個(gè)載荷子步結(jié)果都輸出到結(jié)果文件中。然后單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框?！?6.3加載并求解定義并求解第二載荷步4．施加位移載荷(將軸沿軸向平移40mm，拔出盤孔)。選取菜單路徑UtilityMenu|Select|Entities，將彈出SelectEntities(選擇實(shí)體)對(duì)話框。單擊對(duì)話框中最上面下拉框中的“Node”，指定選擇對(duì)象為節(jié)點(diǎn)。接著在下面的下拉框中單擊“ByLocation”，指定選擇方式為根據(jù)坐標(biāo)值來(lái)選取。單擊“Zcoordinates”單選按鈕，在下面的文本框中輸入“140”，指定選取Z坐標(biāo)值為140的所有節(jié)點(diǎn)。單擊SeleAll按鈕，然后單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成選取。5．選取菜單路徑MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Displacement|OnNodes，將彈出施加節(jié)點(diǎn)位移載荷拾取對(duì)話框，單擊對(duì)話框中的PickAll按鈕，將彈出ApplyU,ROTonNOdes(施加節(jié)點(diǎn)位移載荷)對(duì)話框，如圖所示。單擊對(duì)話框中約束自由度列表框中的“UZ”，使其高亮度顯示。然后在Displacementvalue(位移值)文本框中輸入“40”，其余設(shè)置保持缺省，單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成位移載荷的施加?！?6.3加載并求解定義并求解第二載荷步6．選取菜單路徑UtilityMenu|Select|Everythings，選取所有的有限元元素。7．由于大變形影響和加載方式在第一載荷步中都已經(jīng)設(shè)置，這里不需要再重新定義。下面直接求解第二載荷步。選擇菜單路徑MainMenu|Solution|Solve|CurrentLS，將彈出STATUSCommand(求解設(shè)置狀態(tài))窗口和求解SolveCurrentLoadStep(當(dāng)前載荷步)對(duì)話框。8．仔細(xì)閱讀求解狀態(tài)窗口中的信息，檢查所有的選項(xiàng)和設(shè)置是否都正確，然后關(guān)閉它。如果信息正確，單擊求解當(dāng)前載荷步對(duì)話框框中的OK按鈕，對(duì)當(dāng)前載荷步進(jìn)行求解。如果有不對(duì)的地方，單擊對(duì)話框中的Cancel按鈕，取消這次求解，對(duì)不對(duì)的設(shè)置進(jìn)行修改并重新求解。9．ANSYS程序會(huì)在求解時(shí)彈出不同的狀態(tài)對(duì)話框顯示正在進(jìn)行的求解內(nèi)容，經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)算求解都完成之后，會(huì)彈出求解完成提示對(duì)話框，單擊Close按鈕，完成第二載荷步的求解?！?6.4結(jié)果分析上面對(duì)軸和盤的接觸分析進(jìn)行了求解，下面我們首先將分析過(guò)程中建立的四分之一模型擴(kuò)展成完整的盤軸結(jié)構(gòu)模型，然后通過(guò)通用后處理器(POST1)來(lái)觀察求解的結(jié)果。§16.4結(jié)果分析在通用后處理器中，主要觀察兩個(gè)載荷步求解的盤軸過(guò)盈配合應(yīng)力和將軸從盤孔拔出時(shí)在接觸面上的接觸應(yīng)力情況。也可通過(guò)ANSYS提供的動(dòng)畫功能觀察整個(gè)過(guò)程的動(dòng)畫顯示，具體操作過(guò)程如下。1．?dāng)U展模型。選取菜單路徑UtilityMenu|PlotCtrls|Style|SymmetryExpansion|Periodic/CyclicSymmetry，將彈出Periodic/CyclicSymmetryExpansion(周期、軸對(duì)稱擴(kuò)展)對(duì)話框，如圖所示。2．單擊對(duì)話框中的“1/4DihedralSym”單選按鈕，指定要擴(kuò)展的對(duì)稱類型為四分之一兩面角系統(tǒng)。原來(lái)我們建立的四分之一模型將會(huì)被擴(kuò)展成為整個(gè)的盤軸結(jié)構(gòu)模型，如圖所示。3．查看過(guò)盈配合時(shí)盤軸結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況。選擇菜單路徑：MainMenu|GeneralPestpro|ReadResults|ByLoadStep。將彈出ReadResultsbyLoadStepNumber(根據(jù)載荷步數(shù)讀取結(jié)果)對(duì)話框，保持對(duì)話框中的缺省設(shè)置(缺省值為L(zhǎng)STEP=1,SBSTEP=LAST)，單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，讀取第一載荷步的最后一個(gè)載荷子步的結(jié)果?！?6.4結(jié)果分析4．選擇菜單路徑MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu，將會(huì)彈出ContourNodalSolutionData(繪制節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)的等值線)對(duì)話框。5．在對(duì)話框中要顯示項(xiàng)目的靠近左邊的列表框中，單擊“Stress”使其高亮度顯示。在靠近右邊的列表框中，卷動(dòng)到等效應(yīng)力“VonMisesSEQV”后，單擊它使其高亮度顯示，然后單擊OK按鈕。在ANSYS圖形輸出窗口中將會(huì)顯示盤軸結(jié)構(gòu)過(guò)盈配合產(chǎn)生的等效應(yīng)力等值線圖，如圖所示。6．下面來(lái)查看拔出過(guò)程中某一時(shí)刻軸的接觸面上的壓力分布。選擇菜單路徑：MainMenu|GeneralPestpro|ReadResults|ByTime/Freq，將彈出ReadResultsbyTimeorFrequency(根據(jù)時(shí)間和頻率來(lái)查看結(jié)果)對(duì)話框，如圖所示。在對(duì)話框中的Valueoftimeorfreq(時(shí)間值)文本框中輸入“120”，指定時(shí)間為120，然后單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框?！?6.4結(jié)果分析7．選出接觸單元。選取菜單路徑UtilityMenu|Select|Entities，將彈出選擇實(shí)體(SelectEntities)對(duì)話框。單擊對(duì)話框中最上面下拉框中的“Element”，指定選擇對(duì)象為單元。接著在下面的下拉框中單擊“ByElemName”，指定選擇方式為根據(jù)單元名來(lái)選取。在下面的“ElementName”文本框中輸入“174”，指定選取所有接觸單元。單擊SeleAll按鈕，然后單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，完成選取。8．顯示選擇結(jié)果。選取菜單路徑UtilityMenu|Plot|Elements，在圖形輸出窗口中將顯示選取的所有接觸單元，如圖所示。9．選擇菜單路徑MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu，將會(huì)彈出ContourNodalSolutionData(繪制節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)的等值線)對(duì)話框。在要顯示項(xiàng)目的靠近左邊的列表框中，單擊“Contact”使其高亮度顯示。在靠近右邊的列表框中，卷動(dòng)到壓力“PressurePRES”后，單擊它使其高亮度顯示，然后單擊OK按鈕。在ANSYS圖形輸出窗口中，將會(huì)顯示盤軸結(jié)構(gòu)在120時(shí)接觸單元上的壓力分布云圖，如圖所示?！?6.4結(jié)果分析10．選取菜單路徑UtilityMenu|Select|Everything，選取所有有限元元素。在ANSYS同樣后處理器(POST1)中，我們還可以查看任意時(shí)刻的整個(gè)模型中的等效應(yīng)力分布情況，或壓力、位移求解結(jié)果。還可以通過(guò)菜單路徑UtilityMenu|PlotCtrls|Animate|OverResults來(lái)對(duì)結(jié)果進(jìn)行動(dòng)畫顯示。也可以通過(guò)菜單路徑UtilityMenu|List|Nodes來(lái)對(duì)節(jié)點(diǎn)結(jié)果進(jìn)行列表顯示，查看反作用力等。§16.4結(jié)果分析§16.4結(jié)果分析§16.5命令流輸入/TITLE,AnalysisofaAxisContactingaholeinaDisc！定義標(biāo)題/PREP7!*ET,1,SOLID185！定義單元類型!*MP,EX,1,2.1E5！定義材料屬性MP,PRXY,1,0.3!*CYL4,0,0,34,0,100,90,25！創(chuàng)建四分之一圓環(huán)CYL4,0,0,25,0,35,90,150VGEN,,2,,,,,-10,,,1！移動(dòng)軸!*LESIZE,17,,,15,,,,,1！定義線的分網(wǎng)尺寸LESIZE,19,,