彈托彈芯結(jié)構(gòu)接觸靜力學(xué)分析

元計(jì)算

1、問題描述：
' q& M, x# b; O' r/ G6 G% a* 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,。
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。
) J8 V: n: e, N# _
! {1 Q. D; F' t; q/ D( t. O
: Q5 H* G; F+ i1 S5 y圖1  計(jì)算模型剖面圖   （單位：mm）

3 H; D4 Q7 k5 E' V
1 @9 T( ~# F: k+ ~2 K: s" a圖2  計(jì)算模型側(cè)視圖
1 Q9 c2 F7 \6 e: x2,、材料參數(shù)：
: ~) z% x6 ^7 @# B只有兩種材料：鋁和鎢,。
" l2 q! n! j9 V5 Q0 m; G$ W% X" n; o表1  材料參數(shù)取值
# x7 g# W6 o; Y  L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
% f" r" K1 q: r* m金屬鋁        1.03×107        0.33        2.7        0        0        0
- ^9 n# ^  N- Y2 U, t7 [, V& J2 y$ H4 e金屬鎢        3.6×105        0.346        17.6        0        0        0
6 ?, R& |, D2 ^, o! R4 s# A3、邊界條件：
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。



; B4 k/ I8 s# C+ n+ ~
圖3  位移邊界條件


+ {! a/ S+ k- {' c! `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）。
) S4 ]6 r8 {0 U8 i& i" k" p
! L! U1 y4 ]( r3 L! d
圖4  應(yīng)力邊界條件
% I4 k! i/ ]( Y. i$ C/ V4,、計(jì)算方案
設(shè)計(jì)了兩種計(jì)算方案,，施加不同的應(yīng)力邊界。
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：
3 S% o& P; b. y表2  不同計(jì)算方案下的應(yīng)力邊界
4 m/ ]' J$ E) i7 j' T邊 界        應(yīng)力邊界1        應(yīng)力邊界2        應(yīng)力邊界3
* m# R! s8 W, G) m7 i- I" O單 位        N/ mm 2        N/ mm 2        N/ mm 2
7 e9 O* x/ A8 q/ K5 v( n方案1        362        800        600
' r& X* H# I8 P方案2        362        200        362
注：“應(yīng)力邊界1”對(duì)應(yīng)圖4中的“藍(lán)色”邊界“1”,；
1 n$ t; I8 F7 F+ z“應(yīng)力邊界2”對(duì)應(yīng)圖4中的“綠色”邊界“2”；
“應(yīng)力邊界3”對(duì)應(yīng)圖4中的“黃色”邊界“3”,；
! k! D4 g$ \) c7 ?! A; L應(yīng)力邊界以正值“+”為“壓應(yīng)力”,，負(fù)值“-”為“拉應(yīng)力”。
5,、網(wǎng)格離散
采用四節(jié)點(diǎn)四面體單元剖分三維網(wǎng)格,。
( m# P7 {) W- j6 O- a8 c) R剖分結(jié)果：節(jié)點(diǎn)總數(shù)：18,379；
          單元總數(shù)：87,318,。
% g! W: B& `* V網(wǎng)格質(zhì)量良好,。
( @. x9 X1 e3 l8 v$ M, v, B   

8 a* u' W8 V. q3 g圖5  三維網(wǎng)格圖
5 q  I7 V6 A0 t) b; D# G

' @5 D" T' H- }' q7 Y8 N6、計(jì)算結(jié)果
1 D2 S, a$ {: H" H6 u位移：
0 E2 [% M+ o0 N& Q$ X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）,。
% h9 M3 m& a4 i

圖6  沿軸向變形云紋圖  （單位：mm）


, n+ k; y3 R& j; E9 s( g3 k. J圖7  剖面變形前后對(duì)照?qǐng)D
應(yīng)力
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）,。

# J1 O2 o4 ~3 K圖8  第一主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）
' H: `! a* N2 A: a) h0 {
+ A5 G$ X9 T# W% s

3 J- g2 I# n* [# s圖9  第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）


6 |& g6 T. L& M. ], C8 ^9 j& B" j圖10  剖面第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）
( e7 j2 {, b  M% f4 b) X7,、考慮部分接觸計(jì)算
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,。
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,。
  c: T8 |3 j+ _; f( i: W

圖11  縫隙分布圖
1 y6 x6 F8 H$ c" J計(jì)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(lán)色”部位）,。


* B5 y" s& A$ r
圖12 沿軸向變形云紋圖  （單位：mm）
計(jì)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(lán)色”部位）。


6 g0 d" Z" O3 x7 C
圖13  第一主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）
* ]. r/ ~: c( o5 d
3 N& P7 J' v: r0 J

圖14  第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）

5 L* ^1 Y. K9 G+ L
1 H+ o; ^# N# ]圖15  剖面第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）

$ y2 Q  S  B( ]

馮霜杰

收藏慢慢研究學(xué)習(xí),！

yuguang2008

圖4，應(yīng)力邊界條件怎么沒看到,？
( x( @8 a- S7 x% n8 R
5 l8 @( U* }: ~4 ^

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(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,。。

逍遙處士

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,？

eddyzhang

剛好有個(gè)例子,，看看對(duì)你有什么啟發(fā)沒有。
3 L( I! R6 s& O0 z1 X