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：
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。
! O* I0 s9 _; d! J4 h1 h- ^7 v$ [
4 e" x; W4 w6 a% a( x
圖1  計(jì)算模型剖面圖   （單位：mm）

/ H2 t! t/ p; N; y! T
圖2  計(jì)算模型側(cè)視圖
) G5 H- @8 L8 B. |# v2,、材料參數(shù)：
; \/ J& F' E$ y2 \8 \  j只有兩種材料：鋁和鎢,。
表1  材料參數(shù)取值
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
) x. ~& W1 u" X* E單 位        N/mm2                g/cm3        mm/s2        mm/s2        mm/s2
金屬鋁        1.03×107        0.33        2.7        0        0        0
# v. ~* h9 y/ y" x2 Z* {/ h8 ^金屬鎢        3.6×105        0.346        17.6        0        0        0
) F; `0 K* g+ f6 G3 H3、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,。




圖3  位移邊界條件
  j/ J+ d4 N8 n7 Z0 J2 [

. y8 C/ z+ I$ H; 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(lán)色”面）,。

8 Y" E5 d  K( m
圖4  應(yīng)力邊界條件
; v2 w2 v" Q+ J/ ^# F1 w& 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：
表2  不同計(jì)算方案下的應(yīng)力邊界
0 v! B8 m. h. o6 Y/ w: N0 b" w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
5 W5 _- B+ S. @5 y! n; n注：“應(yīng)力邊界1”對(duì)應(yīng)圖4中的“藍(lán)色”邊界“1”,；
“應(yīng)力邊界2”對(duì)應(yīng)圖4中的“綠色”邊界“2”,；
3 c) R; ?8 O  |0 n; ~“應(yīng)力邊界3”對(duì)應(yīng)圖4中的“黃色”邊界“3”；
8 E! O5 I5 _% Y2 R  Z* R應(yīng)力邊界以正值“+”為“壓應(yīng)力”,，負(fù)值“-”為“拉應(yīng)力”。
/ h6 F; d- Y+ ~0 Z+ O5,、網(wǎng)格離散
0 g0 I* K5 i7 K# p" N采用四節(jié)點(diǎn)四面體單元剖分三維網(wǎng)格,。
剖分結(jié)果：節(jié)點(diǎn)總數(shù)：18,379；
2 N8 `7 h( w( b' B- w: y: @4 |          單元總數(shù)：87,318,。
網(wǎng)格質(zhì)量良好,。
" ]  c8 ?5 \5 U" _$ z   

$ N+ N, C0 f+ K/ Z6 @圖5  三維網(wǎng)格圖


6、計(jì)算結(jié)果
位移：
3 I+ M9 O# d& @7 K2 D  e  s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）,。

, }8 p- L5 V" ~( M9 l  b" a9 H- }
$ _" v2 \8 X  {圖6  沿軸向變形云紋圖  （單位：mm）

1 G$ J+ \0 U! a( R% Q) `
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）,。
9 U; y  D- e( ^; D5 O
  n6 C, X" ~9 Z* }4 F7 M4 }1 X圖8  第一主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）
% G7 w5 u$ c- S& m( w5 U
, O0 C* `4 x9 Q; B& U! l

$ P- w3 _( y1 _$ S0 M) m* `圖9  第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）
# v4 V/ f$ `. H1 S/ o! p. o  P

圖10  剖面第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）
' B* o& |: Z9 ~  m. N/ p, P7,、考慮部分接觸計(jì)算
* }( ?( i1 V- P* F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,。

3 R5 x- |( L# ^% W! f; x! _; n. m
# C! S2 D, a3 }1 b2 y圖11  縫隙分布圖
' |/ ]. E% [0 b; {8 d9 {& t8 E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）,。


2 T- x  u( a! o' k% M
% r) H+ z! g. z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）。

' F3 l$ V7 |) g+ P' z2 U" b" \

8 p. g  U0 _2 W0 l1 T$ @圖13  第一主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）
) j! x" I. Y3 q* s8 ~! h
) l5 J: U, A' _# Q
% M$ I1 G5 u8 k1 |. D  R7 u3 U
6 g2 Y* l/ X  t6 |5 j圖14  第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）

0 w+ }$ p8 O; l8 f- {* j7 _
8 X) Q5 |/ d$ r4 L; @圖15  剖面第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）

/ ^! ?7 o% S2 p# j0 t

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,？

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。