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機(jī)械社區(qū)
標(biāo)題:
彈托彈芯結(jié)構(gòu)接觸靜力學(xué)分析
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作者:
元計(jì)算
時(shí)間:
2013-8-16 16:58
標(biāo)題:
彈托彈芯結(jié)構(gòu)接觸靜力學(xué)分析
1,、問題描述：
7 c6 @* E! b+ i9 u) B1 i7 B+ |
彈托彈芯結(jié)構(gòu)具有軸對(duì)稱性，取總體的四分之一進(jìn)行分析,，幾何模型如下圖所示,。
& L. p4 ~. A0 x* d( H6 X! M
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,。
% _. _8 A. ]8 E+ b- x; y" G
: ~1 ]9 h4 m6 c+ x" j Q
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, f! g, Q9 `5 a
圖1 計(jì)算模型剖面圖 （單位：mm）
: B3 n2 y3 e8 H4 k- ]. x
( O& h; ~3 i3 y s% O% ~" i3 K
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$ {# ]8 U4 P0 J* E* D
圖2 計(jì)算模型側(cè)視圖
% J# c _( T/ H4 q
2、材料參數(shù)：
9 O {$ C [# b! J( f O
只有兩種材料：鋁和鎢,。
- b5 i, M, H5 [, z. [
表1 材料參數(shù)取值
* i/ {" u- u0 k7 |" C- A
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
6 {9 D- d* A" x
單 位 N/mm2 g/cm3 mm/s2 mm/s2 mm/s2
$ A7 C- l2 I7 N
金屬鋁 1.03×107 0.33 2.7 0 0 0
& V% d. ]) E( J* W0 c
金屬鎢 3.6×105 0.346 17.6 0 0 0
' [! P; u, j5 y. g. I" e6 v
3,、邊界條件：
7 s1 r u) v# y
由于結(jié)構(gòu)的軸對(duì)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。
# R7 G5 J h) I: |
+ h% M+ C2 E. B# J8 J
, s- H4 N' b& t: h3 s% k
- u; ^% K% X# Z ~2 F4 [1 Q
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8 x+ k' l4 t7 n' v
圖3 位移邊界條件
3 E, c# O: v3 P5 k0 u
6 K9 N9 I, f% Q+ {+ L7 N) Z$ ~
6 Z4 @5 c& T0 X4 ^
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(yīng)力邊界條件（如下圖應(yīng)力邊界條件所示中“藍(lán)色”面）。
* G; l6 `5 j6 W& u/ ?; T6 v
/ `( I2 Q% o. @& O. H
7 F8 X/ O2 X7 l" Q+ ], S
圖4 應(yīng)力邊界條件
, }& G7 _/ a# A9 t
4,、計(jì)算方案
9 L$ I% y, D" b2 I3 s
設(shè)計(jì)了兩種計(jì)算方案,，施加不同的應(yīng)力邊界。
J5 m0 Y3 d+ V; r- h" @
對(duì)照?qǐng)D4（本頁）中應(yīng)力邊界條件的施加,，兩種方案如下表：
, i4 ^( r* ]% A0 i# Q
表2 不同計(jì)算方案下的應(yīng)力邊界
; W8 y9 a, A7 U( a/ b
邊 界 應(yīng)力邊界1 應(yīng)力邊界2 應(yīng)力邊界3
5 ~) Y4 t8 C8 ^+ V4 t/ o8 |; \
單 位 N/ mm 2 N/ mm 2 N/ mm 2
( ]3 J) J( S8 K9 O @
方案1 362 800 600
2 U, W/ z- K& I0 A# K5 I$ K
方案2 362 200 362
* _4 u7 m6 d5 Q6 i7 Z* t. Y' k& z% I
注：“應(yīng)力邊界1”對(duì)應(yīng)圖4中的“藍(lán)色”邊界“1”,；
0 ~1 j6 ?' F% Q1 Q
“應(yīng)力邊界2”對(duì)應(yīng)圖4中的“綠色”邊界“2”；
5 ?4 v9 @6 b9 g1 \- H4 A
“應(yīng)力邊界3”對(duì)應(yīng)圖4中的“黃色”邊界“3”,；
0 t, u0 _# `( B4 n; U
應(yīng)力邊界以正值“+”為“壓應(yīng)力”,，負(fù)值“-”為“拉應(yīng)力”。
\; }/ k2 }5 @9 l K
5,、網(wǎng)格離散
' G3 e0 S) N- Q
采用四節(jié)點(diǎn)四面體單元剖分三維網(wǎng)格,。
# [% l# }3 w( H9 K( I
剖分結(jié)果：節(jié)點(diǎn)總數(shù)：18,379；
7 G& Q+ P% m, m
單元總數(shù)：87,318,。
5 H$ A( U5 {. N+ Q5 x
網(wǎng)格質(zhì)量良好,。
* V& u! Q; q( S5 _ [
* ^' f7 F/ u, O: ^$ \& |* O, O
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_' I' e" }& x* @7 \5 @* y3 C7 A
圖5 三維網(wǎng)格圖
2 X5 ~. N% e8 f( N
% e/ z$ f" h1 G3 i. R7 \) X
$ O! P8 x( f6 J) ^1 _
6、計(jì)算結(jié)果
1 P3 ]7 b( T. i8 l* e- f
位移：
1 p$ P( W! N7 Z) N7 L
在應(yīng)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）,。
y& j; P O- p: |8 i" ]) k
: l' F; N/ E! Y2 D/ \: J, N! L
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" A$ F6 J4 s4 f% B4 ?4 l, ~
圖6 沿軸向變形云紋圖 （單位：mm）
, {. w. W! c9 R E6 V
- W, ?4 ~- u- }/ s# W5 e
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6 H3 Y! Z0 U9 f) x% |" g
圖7 剖面變形前后對(duì)照?qǐng)D
6 Q& h& }8 N* r) ^0 \. B% X+ E, s
應(yīng)力
, j) N# v$ G# i8 Z, `
最大拉應(yīng)力1552 MPa（如圖8中的“紅色”部位）,，最大壓應(yīng)力3110 MPa（如圖9中的“藍(lán)色”部位）。
/ ^$ Q* D m6 H- m5 a( P
! `# R: b' a) N; a+ r
圖8 第一主應(yīng)力云紋圖 （單位：N/mm2）
$ [4 R d$ m1 n' d6 H! T q! U3 n
0 N2 W, @! B6 M8 a
7 i, Z; E8 x" s& }! {" y
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" v5 C# T# d0 R# I3 i
圖9 第三主應(yīng)力云紋圖 （單位：N/mm2）
F1 ?* v! Q, i* D
( D& I' ?* L+ J
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0 ?3 E' o' X. r
圖10 剖面第三主應(yīng)力云紋圖 （單位：N/mm2）
& ?( y" C1 \% _" A0 C0 X8 M5 m
7,、考慮部分接觸計(jì)算
9 u- o0 e5 K: y( _/ j$ H+ y
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(duì)變形。
4 R: M0 U% d& z1 a6 A! Y ?6 C
本計(jì)算認(rèn)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 x8 i) p' R, M, ?! B5 w
- I2 Y* y) G% R8 {, \4 J6 z
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3 j2 |3 `* I( A8 _8 c/ s
圖11 縫隙分布圖
3 O, V, ^$ ~/ l4 D& H0 k7 Z
計(jì)算位移結(jié)果：
1 {! Z* v8 x2 {1 F; _
在應(yīng)力邊界作用下,，軸向最大位移為0.005 mm（如圖12中的“藍(lán)色”部位）。
! A. ~% ~0 ~" Y2 ^3 h
2 y6 o; {& u9 q
# _9 ~$ m7 _4 t7 }
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2 O, Z# A8 _+ u4 C$ L8 M. u6 l1 E
圖12 沿軸向變形云紋圖 （單位：mm）
0 t/ L3 i' W6 z
計(jì)算應(yīng)力結(jié)果：
$ z) q! Z4 d6 f8 d. w$ C
最大拉應(yīng)力681 MPa（如圖13中的“紅色”部位）,，最大壓應(yīng)力3202 MPa（如圖14中的“藍(lán)色”部位）,。
a# D$ u V4 S9 B& z/ |
( P% [2 M: v# h: i
6 w! E5 P: Y% l3 S$ Z
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# p6 \+ p7 O4 u' o
圖13 第一主應(yīng)力云紋圖 （單位：N/mm2）
' M0 W _% `; I' D
3 ?( k' q, t9 q) e5 [) H/ E
2 n8 l! F& H( l* Z
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6 ]# }7 W+ o) m7 f) U! F$ U
圖14 第三主應(yīng)力云紋圖 （單位：N/mm2）
! @4 R, x, M& \" y1 i1 H
8 S: ]+ |2 h* \
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" P+ C- ]7 w3 a& r$ U6 w/ G
圖15 剖面第三主應(yīng)力云紋圖 （單位：N/mm2）
2 l. }3 @2 c- {& V
4 t/ r) Q8 n. L" W) G
作者:
馮霜杰
時(shí)間:
2013-8-16 17:27
收藏慢慢研究學(xué)習(xí)！
作者:
yuguang2008
時(shí)間:
2013-8-16 17:30
圖4,，應(yīng)力邊界條件怎么沒看到,？
/ m |! A; a h5 e2 R
A2 @0 {; t( t& k& o8 D
作者:
eddyzhang
時(shí)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(yīng)力嗎,？
作者:
mixin0756
時(shí)間:
2013-8-16 17:48
穿甲彈
作者:
咪嗪
時(shí)間:
2013-8-16 17:56
感覺能看懂了點(diǎn),，根據(jù)顏色不同，受力不同,，呈現(xiàn)的效果最大應(yīng)力不同計(jì)算材質(zhì)和物體的形狀是否達(dá)到要求,，LZ是不是這個(gè)意思。,。
作者:
逍遙處士
時(shí)間:
2013-8-17 08:24
超靜定配合,，對(duì)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(jìn)去的,？
作者:
eddyzhang
時(shí)間:
2013-8-17 09:17
剛好有個(gè)例子，看看對(duì)你有什么啟發(fā)沒有,。
% d* y- T; B/ c" N$ H! n9 }
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