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楼主: yiby

【原创】滚动轴承 FEA 专题讨论

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发表于 2006-11-4 20:15:13 | 显示全部楼层 来自 江苏无锡
1. 理论计算基本正确!见我的计算书。

2. 几何模型建的还行,有限元模型需要再进行修订。
    下一步分网和加载负荷,参见
    Verification Manual | Part I. Verification Test Case Descriptions |
    VM63 Static Hertz Contact Problem

你先再琢磨琢磨,有问题欢迎探讨!

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发表于 2006-11-4 20:24:31 | 显示全部楼层 来自 江苏无锡
Simdroid开发平台
原帖由 jwooh 于 2006/11/4 19:58 发表
我做得过程中出现了这些问题:
把体割开得时候有缝隙,我就把工作平面得公差改为0.000003了,这对结果影响大不大还不清楚;
我用得是接触向导,面面接触,小球得接触面没有割开,直接用半球做接触,可能这个占用 ...


先不要一上来就搞 3D 的有限元模型,先搞个 2 D 的 模型。
等你 2D 成功了, 3D问题 自然 迎刃而解。先退一步,才能更大的前进。

不要考虑滚动轴承的游隙,就是个简单二维的 hertz 接触。见下图
把几何尺寸计算正确,ANSYS 操作没有问题。

你把二维的搞好了,我再奖励你 3 分 上 simwe ftp。

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发表于 2006-11-5 09:47:39 | 显示全部楼层 来自 江苏无锡
jwooh ,

GOOD NEWS. I have something for you. See picture.

目前只要分析一个 二维的 外圈 + 钢球

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发表于 2006-11-6 13:42:47 | 显示全部楼层 来自 内蒙古呼和浩特
谢谢FreddyMusic,把小球和内外接触分别计算,这样我觉得挺好,还能省计算资源,我现在正在计算的是表面加的面载荷2480,没有用函数加载,(前2次函数加的不对),看看这次算得结果怎样,估计明天晚上能算完,不行先改成单个接触计算。

二维模型,我已经计算过了,不是用的实际工况,我当时考虑的是加个预紧位移,想分析一下预紧后的应力分布情况,预紧应该是在运动时候分析用的,在静力学分析预紧看不到什么效果,没法下结论。等我把这个三维的算完了,我再把原来的那个二维模型拿出来算算看!

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发表于 2006-11-6 14:53:58 | 显示全部楼层 来自 江苏无锡
原帖由 jwooh 于 2006/11/6 13:42 发表
谢谢FreddyMusic,把小球和内外接触分别计算,这样我觉得挺好,还能省计算资源,我现在正在计算的是表面加的面载荷2480,没有用函数加载,(前2次函数加的不对),看看这次算得结果怎样,估计明天晚上能算完,不行 ...


你说得也有道理!两维的算不出 Hertz 接触椭圆。
我的建议是这样,先算一个三维的小球和外接触。
一般面载荷加载,外圈沟道约束。
先把简单模型和思路验证了,在往复杂的搞。
这周有空我也和你一起跑跑命令流。
发表于 2006-11-6 21:55:51 | 显示全部楼层 来自 内蒙古呼和浩特
晚上和liang7910讨论了一下接触的问题,对于接触的求解算法还不太清楚,在接触设置这块,这位朋友说接触刚度的设置应该是弹性模量的1/100,我记得好多例子都是设置比例因子,我设置的是1,要是真按弹性模量设置,我记得书上讲的是输入负号,这块内容有没有熟悉的朋友给指点一下!
FreddyMusic:谢谢你一直都关心着我的问题,我跑的这段6300的命令流,设置了50步,计算的相当慢,应该是设置的问题,你运行的时候也要注意一下,小心它收敛得慢啊!
发表于 2006-11-7 09:34:04 | 显示全部楼层 来自 江苏无锡
有问题!为啥你只有 SOLID45 的单元 ?

平面赫兹接触用这些单元。
2-D 8-Node Structural Solid Elements (PLANE82 )  
2-D 6-Node Triangular Structural Solid Elements (PLANE2)
3-D Node-to-Node Contact Elements (CONTA178)

有限元模型也不一样,外面壳体/接触处是定义 接触单元,内部为结构单元。
“ 接触刚度的设置应该是弹性模量的1/100。” 为啥 ?
只要定义 Material Properties E = 1000 N/mm2  υ = 0.3  即可。

接触的求解算法,我们没必要搞得太清楚,那是 FEA软件公司的事。
但是我们要把问题描述清楚定义清楚。

我感兴趣的!就是最近要出差了。
没有整块的时间来好好思考。你再试试!我回来帮你。
还有,你能把之前做的二维的命令流帖出来吗?
我过一下,打点基础。谢谢!
发表于 2006-11-7 10:42:33 | 显示全部楼层 来自 江苏无锡
这是 VM63 的 命令流

1. 理解掌握 平面 / 小球接触形式
2. 略作修改变成 轴承 的接触形式,沟道 / 小球接触形式

======================

你们谁干完了,贴出命令流,我给他加 3 分!



  1. /COM,ANSYS MEDIA REL. 10.0 (05/31/2005) REF. VERIF. MANUAL: REL. 10.0
  2. /VERIFY,VM63
  3. /PREP7
  4. SMRT,OFF
  5. /TITLE, VM63, STATIC HERTZ CONTACT PROBLEM SOLVED USING CONTAC178 ELEMENTS
  6. /COM  REF:  TIMOSHENKO AND GOODIER, THEORY OF ELASTICITY, 3RD ED., ART. 140.
  7. ET,1,PLANE82,,,1        ! AXISYMMETRIC ELEMENTS
  8. ET,2,PLANE2,,,1
  9. ET,3,CONTA178,,4           ! NODAL CONTACT
  10. R,1  
  11. RMOD,1,7,1              !CONTACT NORMAL ALONG UY
  12. MP,EX,1,1E3
  13. MP,NUXY,1,.3
  14. LOCAL,11,1,0,8,0        ! LOCAL CYLINDRICAL C.S. AT CENTERLINE
  15. K,1,8,-90               ! DEFINE KEYPOINTS
  16. K,2,8
  17. K,3,7.5,-90
  18. K,4,7.5
  19. K,5
  20. K,6,8,-82.65            ! PLACE KEYPOINT AND NODE AT EXPECTED CONTACT RADIUS
  21. K,7,7.5,-82.65
  22. L,1,3                   ! DEFINE LINES
  23. L,2,4  
  24. L,6,7  
  25. LESIZE,ALL,,,1          ! DEFINE ELEMENT DIVISIONS ON ALL EXISTING LINES
  26. A,1,6,7,3               ! DEFINE AREAS
  27. A,6,2,4,7
  28. A,3,7,4,5
  29. LOCAL,12,0,0,8,0
  30. ARSYM,Y,1,3,1           ! CREATE HALF-SYMMETRY MODEL
  31. NUMMRG,KPOI
  32. ESIZE,,4                ! DEFINE ELEMENT DIVISIONS ON REMAINING LINES
  33. LESIZE,4,,,5
  34. *REPEAT,2,1
  35. LESIZE,6,,,8,8
  36. LESIZE,7,,,8,(1/8)
  37. LESIZE,10,,,1
  38. *REPEAT,2,2
  39. LESIZE,9,,,6,.2
  40. TYPE,1                  ! CREATE NODES AND ELEMENTS
  41. AMESH,1,2,1
  42. AMESH,4,5,1
  43. TYPE,2
  44. AMESH,3,6,3
  45. CSYS,0
  46. N,1001,-1,1E-8          !NODE 1001 IS THE GROUND
  47. D,1001,ALL              !X POSITION DOES NOT MATTER IN THIS CASE BECAUSE
  48.                         !THE CONTACT NORMAL IS ONLY ALONG UY
  49. TYPE,3
  50. REAL,1
  51. EN,205,1001,2           !USE THE SAME ELEMENT NUMBERS AS VM63 FOR POST-PROC
  52. EN,201,1001,4
  53. EN,202,1001,6
  54. EN,203,1001,8
  55. EN,204,1001,10
  56. EN,206,1001,31

  57. MODMSH,NOCHECK
  58. TYPE,1                  ! REMOVE MIDSIDE NODES ALONG CONTACT SURFACE
  59. EMODIF,7,7,0
  60. *REPEAT,6,1
  61. MODMSH,CHECK
  62. FINISH
  63. /SOLU   
  64. NSEL,S,LOC,X,-.01,.01   ! BOUNDARY CONDITIONS AND LOADING
  65. D,ALL,UX,0
  66. NSEL,R,LOC,Y,0
  67. D,ALL,UY,0
  68. NSEL,ALL            
  69. LOAD=0
  70. *CREATE,LOADSTEP        ! MACRO TO INCREMENTALLY APPLY LOAD
  71. FK,8,FY,ARG1
  72. SOLVE
  73. *END
  74. *DO,I,1,3
  75. LOAD=LOAD-10
  76. *USE,LOADSTEP,LOAD*6.2831853
  77. *ENDDO
  78. FINISH
  79. /POST1                  ! POSTPROCESS
  80. /OUT,
  81. SET,3
  82. ESEL,,TYPE,,3
  83. ETABLE,RFOR,SMISC,1
  84. NSLE
  85. PRETAB,RFOR             ! PRINT REACTION FORCE TO DETERMINE CONTACT AREA
  86. SSUM                    ! SUM OF REACTION FORCE
  87. NLIST                   ! LIST COORDINATES OF NODES OF CONTACT SURFACE
  88. PRNSOL,U,COMP           ! LIST DISPLACEMENTS OF NODES
  89. /COM    CALCULATE RATIO OF A - ACTUAL TO A - TARGET
  90. PI=(4*ATAN(1))
  91. LOAD=-(LOAD)*(2*PI)
  92. ATAR=(0.88*((LOAD*0.008)**(1/3)))   ! A - TARGET
  93. *GET,EMAX,ELEM,,NUM,MAX
  94. *DO,ENUM,201,EMAX                   ! START SEARCH FROM ELEM 201
  95. *GET,GRFR,ELEM,ENUM,ETAB,RFOR      ! FIND LAST ELEMENT IN CONTACT
  96. *IF,GRFR,EQ,0.0,EXIT
  97. *ENDDO
  98. ESEL,,ELEM,,(ENUM-1)    ! SELECT LAST CONTACTING ELEMENT
  99. NSLE                    ! SELECT NODES ATTACHED TO SELECTED ELEMENTS
  100. *GET,NMIN,NODE,0,NUM,MIN
  101. NODX=NX(NMIN)
  102. NODY=NY(NMIN)
  103. NUX =UX(NMIN)
  104. NUY =UY(NMIN)
  105. AACT=NODX+NUX           ! A - ACTUAL
  106. YCHK=NODY+NUY
  107. RATA=(AACT/ATAR)        ! RATIO
  108. *status,parm
  109. *DIM,LABEL,CHAR,1,2
  110. *DIM,VALUE,,1,3
  111. LABEL(1,1) = '      A,'
  112. LABEL(1,2) = ' mm     '
  113. *VFILL,VALUE(1,1),DATA,1.010
  114. *VFILL,VALUE(1,2),DATA,AACT
  115. *VFILL,VALUE(1,3),DATA,ABS(AACT/1.010)
  116. /COM
  117. /OUT,vm63,vrt,,append
  118. /COM,---------------------------------------------------------------------------
  119. /COM,----------VM63 RESULTS COMPARISON (OBTAINED USING CONTACT178 ELEMENTS)-----
  120. /COM,
  121. /COM,                 |   TARGET   |   ANSYS   |   RATIO
  122. /COM,
  123. *VWRITE,LABEL(1,1),LABEL(1,2),VALUE(1,1),VALUE(1,2),VALUE(1,3)
  124. (1X,A8,A8,'   ',F10.3,'  ',F10.3,'   ',1F5.3)
  125. /COM,---------------------------------------------------------------------------
  126. /OUT
  127. FINISH
  128. *LIST,vm63,vrt

复制代码
发表于 2006-11-7 19:49:26 | 显示全部楼层 来自 内蒙古呼和浩特

6300的计算结果

这个计算跑了好几天,结果却是很失望,可能是网格的问题,我记得划分完了之后,放大后能看到割开的缝隙,我把结果的等效应力云图,还有几个角度的网格划分贴上来,请朋友们帮忙琢磨琢磨。

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发表于 2006-11-7 19:57:52 | 显示全部楼层 来自 内蒙古呼和浩特
局部网格是我放大了外圈粗细网格分界处的地方,有缝隙!

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发表于 2006-11-7 20:11:59 | 显示全部楼层 来自 内蒙古呼和浩特
to:FreddyMusic   "有问题!为啥你只有 SOLID45 的单元 ?"

    我用的是接触向导做的,它会自动给我选择170和174,我在向导中更改设置就可以了。不需要提前定义出来,而且每个接触对还需对应不同的实常数。这个我想是没有问题!

“ 接触刚度的设置应该是弹性模量的1/100。” 为啥 ?
——这个是一个朋友告诉我的,从一篇博士论文找到的,说这个设置比较合理(对我的这个问题)


接触的求解算法,我们没必要搞得太清楚,那是 FEA软件公司的事。
————我指的是选择哪种算法计算好一些!
发表于 2006-11-8 09:11:29 | 显示全部楼层 来自 江苏无锡
看了,应力图还是不对。

应力最大值应该是在沟道下层,现在的是在网络过度处。

网络划分不理想,看VM的例子网络为是如何过渡的。
发表于 2006-11-8 14:56:01 | 显示全部楼层 来自 内蒙古呼和浩特
这个模型我用的参数建模,p1_high和p2_high需要提前知道该轴承的内外圈得边缘厚度,定义单元得时候只定义一个,接触部分得单元在接触设置得时候定,接触是用的线线,不过我定义接触的时候是通过接触部分的面定义的,因为我担心不同型号的轴承,可能割出的部分大小不一样,线线接触就会出问题,对于我的这个尺寸,我分别用了选择线接触,和定义组件选择接触面上的节点接触,结果一样。理的大小是2480,加在上面的线上,结果在附件中,但是我没法比较结果,这个结果算的过大,有高手明白的,请给指点一下!

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发表于 2006-11-9 17:55:01 | 显示全部楼层 来自 内蒙古呼和浩特

三维的弄出来了,让大家看看对不对!

这个模型得加载是直接在内圈表面加了均布力,实际应该逐渐加力,最下面的力最大,到两边力逐渐为0,用函数加,我现在还不是很清楚,加了不知道怎么看加得对不对,有朋友给一些提示啊!

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发表于 2006-11-9 18:32:02 | 显示全部楼层 来自 内蒙古呼和浩特
我加载得均布力2480N,额定静载荷3472N

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发表于 2006-11-13 15:19:02 | 显示全部楼层 来自 河南洛阳

材料常数

轴承钢材料系数是:
弹性模量:E=2.07*E5 MPa
泊松比:    U=0.3
发表于 2006-11-13 22:28:15 | 显示全部楼层 来自 江苏无锡
不错有点像了!恭喜先!

我还没细看,过两天来挑刺!
发表于 2006-11-13 22:55:46 | 显示全部楼层 来自 河南洛阳

请教轴承接触设置

求教:分析滚子轴承的接触应力,先建立的是一个完整的轴承,然后我用切除命令建立1/4模型,接触对我是用接触向导做的,内外圈是目标面,滚子是接触面。边界条件是这样:用对称约束分别约束了内外圈剖切端面以及两个滚子的剖切面;外圈的外柱面约束三个方向的自由度。对接触区域也没有细化。分析的结果是只有内圈有应力云图,滚子和外圈都没有应力。 不知为什么设置的接触没有起作用?下面是我的命令流:
/BATCH  
/COM,ANSYS RELEASE  9.0    UP20041104       15:43:07    11/07/2006
RESUME,'zhoucheng5','dbb','.'   
/COM,ANSYS RELEASE  9.0    UP20041104       15:43:07    11/07/2006
!*  
/NOPR   
/PMETH,OFF,0
KEYW,PR_SET,1   
KEYW,PR_STRUC,1
KEYW,PR_THERM,0
KEYW,PR_FLUID,0
KEYW,PR_ELMAG,0
KEYW,MAGNOD,0   
KEYW,MAGEDG,0   
KEYW,MAGHFE,0   
KEYW,MAGELC,0   
KEYW,PR_MULTI,0
KEYW,PR_CFD,0   
/GO
!*  
/COM,   
/COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:
/COM,  Structural   
!*  
/PREP7  
!*  
ET,1,SOLID186   
!*  
!*  
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,DENS,1,,7.8E05   
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,EX,1,,0.8E3  
MPDATA,PRXY,1,,0.3  
SMRT,6  
SMRT,7  
SMRT,7  
SMRT,8  
MSHAPE,1,3D
MSHKEY,0
!*  
FLST,5,25,6,ORDE,2  
FITEM,5,1   
FITEM,5,-25
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'   
CMSEL,S,_Y  
!*  
VMESH,_Y1   
!*  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CMDELE,_Y2  
!*  
FINISH  
/SOL
!*  
ANTYPE,0
/ANG,1,-30,ZS,1
/REP,FAST   
/ANG,1,-30,ZS,1
/REP,FAST   
/ANG,1,-30,ZS,1
/REP,FAST   
/ANG,1,-30,ZS,1
/REP,FAST   
/ANG,1,-30,ZS,1
/REP,FAST   
/ANG,1,-30,ZS,1
/REP,FAST   
/ANG,1,-30,ZS,1
/REP,FAST   
/ANG,1,30,YS,1  
/REP,FAST   
/ANG,1,30,YS,1  
/REP,FAST   
/ANG,1,30,YS,1  
/REP,FAST   
dA,135,ALL  
DA,27,ALL   
/ANG,1,30,YS,1  
/REP,FAST   
/ANG,1,30,YS,1  
/REP,FAST   
/ANG,1,30,YS,1  
/REP,FAST   
/ANG,1,30,YS,1  
/REP,FAST   
DLIST, ALL  
SFLIS, ALL  
/VIEW,1,1,2,3   
/ANG,1  
/REP,FAST   
FINISH  
! /EXIT,NOSAV

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发表于 2006-11-14 09:19:33 | 显示全部楼层 来自 内蒙古呼和浩特
FreddyMusic ,谢谢啦,欢迎多挑一些啊,我打算赶快把这个静力学的弄好之后,做点动力学的东西~~
发表于 2006-11-14 09:33:54 | 显示全部楼层 来自 江苏无锡
不用急着做动力学,还远着呢!

1. 内圈应力过大,好像不太可能?
    帖张你施加载荷的图,描述一下。

2. 下一步搞,第10章径向积分与轴向积分,你都看了?

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