與零件相比較,裝配體在分析的過程中多了零件與零件之間受力過程,而這個過程在我們軟體中是採用接觸來表徵的。所以,要想做好裝配體的分析,必須理解軟體中各種接觸的含義和使用情況。
在裝配體算例中,Simulation Study樹中會出現一個【連結】的文件夾,需要在該選項下指定如何將零部件連接在一起。
在Simulation中,接觸分三個層級:全局接觸、零件接觸和局部接觸,這三種類型接觸的優先級如下圖所示,局部接觸比零部件接觸具有更高的優先權,而全局接觸受制於其他零部件接觸,局部接觸條件優先於全局和零部件接觸條件,未指定零部件或局部接觸條件的所有相觸面使用全局接觸條件。
其中【全局接觸】是頂層裝配體默認選項,通常可以刪除並重新定義;
【零部件接觸】用於定義零部件之間相互連接的方式,可選的選項如下圖所示:
【局部接觸】中在零部件接觸的三種接觸類型的基礎上,還有冷縮配合和虛擬壁這兩種接觸類型,如下圖所示:
了解了這些基本知識後,開始對裝配體進行分析:
以虎鉗的「擠壓」工況為例,虎鉗(普通碳鋼)對一塊鋼板進行擠壓,虎鉗的末端受到450N的壓力,通過使用零部件接觸和相觸面組分別進行計算,最後不使用簡化模型,使用相觸面組進行計算。
在分析之前,首先對模型進行簡化處理,由於對虎鉗和鋼板之間受力並不關注,而平板的形變也近似為0,因此通過給予虎鉗合適的約束條件來取代平板。對於裝配體的接觸,由於嵌體和銷釘之間雖然是相對靜止的,但它們彼此之間存在滑移的趨勢,因此採用「無穿透」配合來處理。具體操作步驟如下:
01使用零部件接觸計算
在設置好材料屬性(合金鋼)、外部載荷(鉗臂處450N)之後,右鍵【連接】-【零部件接觸】-【無穿透】,勾選【全局接觸】或者選取三個零部件;由於在分析過程中,無需考慮摩擦力因此不勾選該選項;
採用默認網格進行計算後,得到應力及位移結果如下圖所示:
02 使用相觸面組計算
複製算例後,其他操作均同上,右鍵【連接】-【相觸面組】,可以手動設置各個接觸面,或者通過自動查找功能,如下圖所示:共找出5個接觸面(左鉗臂外側面和銷釘外側面;
左鉗臂內側面和右鉗臂內側面;
左鉗臂內孔面和銷釘;
右鉗臂內孔面和銷釘;
右鉗臂外側面和銷釘外側面)。
採用默認網格進行計算後,得到應力及位移結果如下圖所示:
可以看出這兩種方式最終得出的結果基本是相同的,也表示這兩種接觸的設置方式所設置的接觸方式所表徵的力的傳遞方式是相同的。
03 網格細化及控制
在分析中,只採用了默認的網格選項,通過局部的受力情況可以發現,結果是明顯不夠準確的,因此對於受力集中的區域需要採用足夠的網格控制。
首先,選取其中的一塊區域應用網格控制,設置如下圖所示,由於不清楚調整網格後的計算結果能否滿足精度要求(計算結果收斂,兩次細化網格後的應力結果差異<5%),故只調整一塊區域,待結果滿足要求後,再將其他關注區域做同等設置即可滿足要求。
隨後,通過三次修改網格精度,得到最終結果如下圖所示:
隨後,通過三次修改網格精度,得到最終結果如下圖所示:
最終得到的結果如下圖所示:
【小練習】虎鉗對鋼板的接觸力分析
上述分析均未考慮虎鉗對鋼板的接觸力,若某工況下需要得出該接觸力,則不可按照如上假設對模型進行簡化,而應將鋼板實體包含到分析中。因此,在之前分析的基礎上,需要注意哪些問題呢?