彈托彈芯結(jié)構(gòu)接觸靜力學分析

元計算

1、問題描述：
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,。
! p# G% t+ d$ R- N. {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,。
. h& p+ n. x* p) G4 _

) Z  ?7 T- _$ G6 q圖1  計算模型剖面圖   （單位：mm）
+ u8 @5 ^' r1 o
1 A9 p1 h9 x1 Q3 [) }& Z) ^
圖2  計算模型側(cè)視圖
+ y, {* G# H2 a8 h: A* a+ K3 X3 U2,、材料參數(shù)：
只有兩種材料：鋁和鎢。
表1  材料參數(shù)取值
0 B+ @# j6 n9 `0 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
單 位        N/mm2                g/cm3        mm/s2        mm/s2        mm/s2
3 H9 \( Z8 b! {2 W/ c6 v% D金屬鋁        1.03×107        0.33        2.7        0        0        0
金屬鎢        3.6×105        0.346        17.6        0        0        0
3,、邊界條件：
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 \+ p% Q' \  U. Z' ~7 a

# {4 P+ Y! M3 A

" k6 k# w1 R9 l8 @5 p圖3  位移邊界條件


8 Y' }' c* y$ F/ o  Z; a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“藍色”面）,。

# u  D5 l3 R$ q& `
( z/ R3 Q( N/ `. J* m) d圖4  應(yīng)力邊界條件
) b: e9 P4 I- A' j4,、計算方案
設(shè)計了兩種計算方案，施加不同的應(yīng)力邊界,。
( A5 ]" r% N; I! S4 m5 O對照圖4（本頁）中應(yīng)力邊界條件的施加,，兩種方案如下表：
- Q7 n. N6 R& d; `: o+ l表2  不同計算方案下的應(yīng)力邊界
邊 界        應(yīng)力邊界1        應(yīng)力邊界2        應(yīng)力邊界3
單 位        N/ mm 2        N/ mm 2        N/ mm 2
方案1        362        800        600
方案2        362        200        362
! p4 D7 M# v& K0 k1 N8 N4 O注：“應(yīng)力邊界1”對應(yīng)圖4中的“藍色”邊界“1”；
& {$ {. H  ~0 K7 \) h% h" s“應(yīng)力邊界2”對應(yīng)圖4中的“綠色”邊界“2”,；
& c4 Q5 }6 G4 M. U4 @: N+ M“應(yīng)力邊界3”對應(yīng)圖4中的“黃色”邊界“3”,；
應(yīng)力邊界以正值“+”為“壓應(yīng)力”，負值“-”為“拉應(yīng)力”,。
5,、網(wǎng)格離散
采用四節(jié)點四面體單元剖分三維網(wǎng)格。
剖分結(jié)果：節(jié)點總數(shù)：18,379,；
          單元總數(shù)：87,318,。
/ M8 X: N% o! O8 V) h4 C! i網(wǎng)格質(zhì)量良好。
% T: q. l- @& m. c; G   

, Z  w5 o- d' T# }* C* Q1 K8 P# E/ z圖5  三維網(wǎng)格圖
  {: N$ _( U7 @/ b& b- _

. Z, s2 L/ {1 S( ]4 h1 k2 ~) F6,、計算結(jié)果
: f' s) U& v) B- p: s; n2 H位移：
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）。
) T8 Y# e% A% u" E+ g+ W
3 @  ^. S6 v% L: g
圖6  沿軸向變形云紋圖  （單位：mm）
; B3 P$ R  t( T# K: H( M9 }$ O! |

! `' F1 `* V$ o圖7  剖面變形前后對照圖
應(yīng)力
2 ^) b- ^, G  K0 p5 G/ ~7 X; F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“藍色”部位）,。
; ~0 @5 B: Q. }6 G
; p; p' J6 m1 O6 D+ r圖8  第一主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）
6 p2 F! Y7 J/ [# W

7 ?# ~: R5 @, }# {1 Z, S, M+ [
圖9  第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）

- \) s. n6 y; z! p0 V! P
圖10  剖面第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）
6 ^* @' J& d2 ~$ m! P0 r7 {# r7、考慮部分接觸計算
/ l1 E9 J# \1 @: N) {' J- m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,。
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,。
9 H5 J5 I$ E' `2 L, M4 U5 a

圖11  縫隙分布圖
+ e* M1 @" I- T4 o2 S計算位移結(jié)果：
在應(yīng)力邊界作用下，軸向最大位移為0.005 mm（如圖12中的“藍色”部位）,。


: d- A& |4 ~4 K4 h9 p
圖12 沿軸向變形云紋圖  （單位：mm）
計算應(yīng)力結(jié)果：
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“藍色”部位）。
" O5 d9 d$ `7 w) g+ W7 `3 D

4 O1 Z( Q: g. s  [
+ f% T4 {+ W# R, V; W圖13  第一主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）

. p, B3 b7 I8 Z/ }

圖14  第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）
5 @5 l5 a: G/ M& |: ]9 B
7 _+ h" d; Q5 v& ]. K8 j
圖15  剖面第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）
- q6 L+ h( e8 D4 A0 |: N2 n

馮霜杰

收藏慢慢研究學習！

yuguang2008

圖4,，應(yīng)力邊界條件怎么沒看到,？
' n# ^: P* g- U& r+ A

eddyzhang

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,？

mixin0756

穿甲彈

咪嗪

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(yīng)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。,。

逍遙處士

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,？

eddyzhang

剛好有個例子，看看對你有什么啟發(fā)沒有,。