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標題: 彈托彈芯結(jié)構(gòu)接觸靜力學分析 [打印本頁]
作者: 元計算    時間: 2013-8-16 16:58
標題: 彈托彈芯結(jié)構(gòu)接觸靜力學分析
1,、問題描述：9 i% M/ G5 n6 d; o
彈托彈芯結(jié)構(gòu)具有軸對稱性,，取總體的四分之一進行分析,，幾何模型如下圖所示,。
( I3 J- v0 o2 z# F共有兩種材料：外圍彈托為金屬鋁材料結(jié)構(gòu)，內(nèi)部彈芯為金屬鎢材料結(jié)構(gòu),，兩種材料結(jié)構(gòu)之間鋸齒狀嚙合緊密,。" ?' W  M. o5 y5 d
. r! m  g$ E8 t
(, 下載次數(shù): 118)   p- S8 y2 u$ o  W! u! P
圖1  計算模型剖面圖   （單位：mm）- [1 ]; R; a4 r
; o" M% y2 A' Q0 Q  N: A. @
(, 下載次數(shù): 102)
$ c( y/ ^7 F; V7 y& w8 W圖2  計算模型側(cè)視圖* k' t! J/ P* O3 ?# y3 z" u
2、材料參數(shù)：
" q; E' _% p' M' ^只有兩種材料：鋁和鎢,。
" O, i6 ~  `" c3 h, k表1  材料參數(shù)取值
8 F. _: H7 v* G: C% ^) U參 數(shù)        彈性模量E        泊松比        密 度        X向加速度        Y向加速度        Z向加速度
' L% n( ~" d6 S7 L  e- b單 位        N/mm2                g/cm3        mm/s2        mm/s2        mm/s2
# A/ Q# a6 L/ N! ?! ]4 S金屬鋁        1.03×107        0.33        2.7        0        0        0
9 O; R. f, x+ l( d金屬鎢        3.6×105        0.346        17.6        0        0        0
" A4 l1 H/ L" g; P: S7 H' h' o3、邊界條件：! P7 o* h) E) k( _$ V% l
由于結(jié)構(gòu)的軸對稱性,，因此在四分之一剖切面處施加法向位移約束,，另外在金屬鋁結(jié)構(gòu)外表面兩處位置（如下圖位移邊界條件所示中“黃色”面）施加沿軸向的位移約束邊界條件。
9 x4 I: j: K$ R& z6 J) V9 Y+ X
( S6 k$ v8 n3 N
3 b( r* {. ?; L) M  ~# k  n# P$ h  o, I9 w5 d. c0 f! g* e
(, 下載次數(shù): 105) # k9 f5 a7 o4 x6 E. q9 O
圖3  位移邊界條件
: \7 P3 G: K8 i
' Q# r: s! I5 U- \% n* E2 i
1 i3 t$ T9 T0 J: H$ n6 R金屬鎢結(jié)構(gòu)沿軸向的頂面和底面,，以及金屬鋁結(jié)構(gòu)外表面,、金屬鎢結(jié)構(gòu)外表面的局部位置施加應力邊界條件（如下圖應力邊界條件所示中“藍色”面）。! h! c6 r. Y& ^3 H
4 O( H/ d: l& q% |7 A1 e

1 z' ?. x( c$ m: x圖4  應力邊界條件
! o8 V8 s" M3 b" ]4,、計算方案& e" H/ t% ?; ~- Y2 D- ~0 G6 z" Y
設計了兩種計算方案,，施加不同的應力邊界。2 P; O8 {' z3 {# Q$ q
對照圖4（本頁）中應力邊界條件的施加,，兩種方案如下表：3 u, j  P  \0 }* _, U
表2  不同計算方案下的應力邊界
" [) ~" R. F& ?! q5 ^邊 界        應力邊界1        應力邊界2        應力邊界34 F; c; m3 W4 _% f8 x
單 位        N/ mm 2        N/ mm 2        N/ mm 2
' x4 W; l2 \% ~1 C8 n方案1        362        800        600" ^# n4 ^5 [5 b' v/ D% l3 P
方案2        362        200        362" [' k9 w3 |  r
注：“應力邊界1”對應圖4中的“藍色”邊界“1”,；
% J/ D6 N1 X/ Z: z/ [“應力邊界2”對應圖4中的“綠色”邊界“2”；
' \8 c2 j1 g3 i$ L) _“應力邊界3”對應圖4中的“黃色”邊界“3”,；$ P4 w/ m3 C9 R! D
應力邊界以正值“+”為“壓應力”,，負值“-”為“拉應力”,。
% P2 u5 W6 d/ [0 a0 G5、網(wǎng)格離散
! q7 C' I& \0 l8 W1 E# s% |采用四節(jié)點四面體單元剖分三維網(wǎng)格,。
. z# l& h- N* l& l* A+ Z8 I剖分結(jié)果：節(jié)點總數(shù)：18,379,；
  X3 ]2 i% @8 ]9 L/ G9 |          單元總數(shù)：87,318。0 A, F4 d( \# P& i! r
網(wǎng)格質(zhì)量良好,。
. d: P! P1 M" n2 `   
% E/ w( ^' d: S& r (, 下載次數(shù): 115)
4 P; u2 Z5 d4 U* X& J' b. R圖5  三維網(wǎng)格圖: |. _% I3 k; H/ W( z5 j
, \- `% r5 n% U3 m- f4 N( t! C

# _% g( r! |$ `0 G& W  {% G6,、計算結(jié)果* V( c) B/ t  h1 r
位移：* D- e/ v1 G2 I
在應力邊界作用下，軸向最大位移為0.017 mm（如圖6中的“紅色”部位）,。
* D6 c5 V+ _- N" Y7 x" d! }) S7 i+ N+ d8 L% P3 a$ r
(, 下載次數(shù): 109)
' }: a( M# J7 p3 f" ]' Z0 z圖6  沿軸向變形云紋圖  （單位：mm）
, o7 L1 n, P" x3 ^- r& f! ?
: p3 q7 F) @7 n (, 下載次數(shù): 101) ; b6 t/ G. J1 }8 U
圖7  剖面變形前后對照圖
# o* x7 M6 ]4 r2 c$ C應力. D2 V! R  W6 F7 C, @- A) }
最大拉應力1552 MPa（如圖8中的“紅色”部位）,，最大壓應力3110 MPa（如圖9中的“藍色”部位）。2 T+ o3 b! Q! R( G; v. K9 C) X6 E

3 H4 I: \: A+ k" L4 w; P2 }9 j2 u圖8  第一主應力云紋圖  （單位：N/mm2）0 d" n0 Z3 B/ o. u

" J3 c5 q# T0 e3 G: R+ v% U0 v# a, f' b3 H, n/ V* o
(, 下載次數(shù): 104) & }0 I2 N2 s0 _: q$ N2 q# M: W
圖9  第三主應力云紋圖  （單位：N/mm2）' l( I/ y/ _9 q1 y% n' ]$ _. h5 o+ y

% D6 ^0 o! @9 [% {# c (, 下載次數(shù): 99)
- Q2 J4 W; l2 ?0 f' _圖10  剖面第三主應力云紋圖  （單位：N/mm2）6 l- \' l* k  g; l4 O
7,、考慮部分接觸計算
# q! x. X# I% }8 n) W1 _前述兩方案中均假定彈托與彈芯之間鋸齒狀嚙合緊密,，無相對變形。
# e4 ?% Q; V1 @0 P4 l  _( f本計算認為彈托與彈芯之間部分嚙合緊密,，而部分則存在縫隙,，如圖11，共在11處布置了寬度為0.01 mm的縫隙,。4 M) D" i/ ~8 A' {- v1 I$ o3 E
+ i1 a* ?2 k( v, s  R# h7 E
(, 下載次數(shù): 115) / `! z$ Q8 D  w0 z9 h
圖11  縫隙分布圖. r  B/ l4 ~6 i0 `) u0 V
計算位移結(jié)果：
2 n7 t3 Q7 u& C7 a" L在應力邊界作用下,，軸向最大位移為0.005 mm（如圖12中的“藍色”部位）。
" E% L5 H  i" w" Y
' o' J+ Z1 K7 U" ?) j* t8 b0 {* r9 V+ b: Y& ?. i/ F' U! F' H
(, 下載次數(shù): 107)
# K% E6 L' X' u  @圖12 沿軸向變形云紋圖  （單位：mm）" z+ M. h0 s/ `4 b" H' T
計算應力結(jié)果：
8 x( ~% D* W9 g  J6 v最大拉應力681 MPa（如圖13中的“紅色”部位）,，最大壓應力3202 MPa（如圖14中的“藍色”部位）,。
9 x1 a* J$ O4 S$ Z+ c8 |  c% t+ T& s3 J  o7 a

, s$ N: ]6 X3 u/ R$ _) z (, 下載次數(shù): 95)
  m% |0 h+ R3 _& a! Q8 h圖13  第一主應力云紋圖  （單位：N/mm2）9 J5 `6 S  ]' ?/ j
- F* z& X* p! I& x

' f; A8 m9 }; b% d4 o# ? (, 下載次數(shù): 113) 4 r) h& W1 G8 P+ W
圖14  第三主應力云紋圖  （單位：N/mm2）+ N8 a3 v) j. g' F) J) j

1 ?$ j) m& l% g, j2 V, a (, 下載次數(shù): 110)
# B  }% X# _3 K( j8 g圖15  剖面第三主應力云紋圖  （單位：N/mm2）
4 ~& C8 o: M, x6 z9 v3 H5 U3 w" I* }
2 r0 V9 K" Y* G# T
作者: 馮霜杰    時間: 2013-8-16 17:27
收藏慢慢研究學習！
作者: yuguang2008    時間: 2013-8-16 17:30
圖4,，應力邊界條件怎么沒看到,？
% p$ H5 ]$ R6 }( v* A* \7 }# f
- ~# a) R5 h3 [) d; }4 X) h, k
作者: eddyzhang    時間: 2013-8-16 17:36
不知道你用的材料是不是特殊材料。鋁合金能承受這么大的拉應力嗎,？
作者: mixin0756    時間: 2013-8-16 17:48
穿甲彈
作者: 咪嗪    時間: 2013-8-16 17:56
感覺能看懂了點,，根據(jù)顏色不同，受力不同,，呈現(xiàn)的效果最大應力不同計算材質(zhì)和物體的形狀是否達到要求,，LZ是不是這個意思。,。
作者: 逍遙處士    時間: 2013-8-17 08:24
超靜定配合,，對精度的要求很高。只是樓主的結(jié)構(gòu),，內(nèi)芯不知道是怎么裝進去的,？
作者: eddyzhang    時間: 2013-8-17 09:17
剛好有個例子，看看對你有什么啟發(fā)沒有,。; m* ~. k2 h0 b/ c. P




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