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標題: 彈托彈芯結構接觸靜力學分析 [打印本頁]
作者: 元計算    時間: 2013-8-16 16:58
標題: 彈托彈芯結構接觸靜力學分析
1、問題描述：! ]& y+ B2 ~. \+ e; j* A- P! n
彈托彈芯結構具有軸對稱性，取總體的四分之一進行分析，幾何模型如下圖所示。0 h) {" N6 l' N' h2 z: a
共有兩種材料：外圍彈托為金屬鋁材料結構，內部彈芯為金屬鎢材料結構，兩種材料結構之間鋸齒狀嚙合緊密。
7 u4 `  @' N  R# f' w+ C7 Z, a  X' g) {
(, 下載次數: 134)
9 f" x0 u3 ~$ M. T圖1  計算模型剖面圖   （單位：mm）' V* V5 U1 {- @( ?6 z- k/ E

, w5 Z* R1 H/ g# a, r- b (, 下載次數: 115) % J3 p2 R! o+ }
圖2  計算模型側視圖
7 Z1 Y. B) W* a9 N2 p1 [2 E0 V2、材料參數：" ?# k0 w2 f0 e& O
只有兩種材料：鋁和鎢。/ t, X& ]8 K2 y& i! P" |9 \
表1  材料參數取值: l# L! v% Z8 j0 Z
參 數        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+ E  x* ?2 y. ]
單 位        N/mm2                g/cm3        mm/s2        mm/s2        mm/s2/ D+ i, [) N# Z+ v$ K' U( s9 `. H
金屬鋁        1.03×107        0.33        2.7        0        0        06 _5 H: |, N. h
金屬鎢        3.6×105        0.346        17.6        0        0        01 Y2 H3 C$ f- m$ I- J6 i; y, g
3、邊界條件：
. `4 R0 K) Z1 y( R; [" Y: v" {( H由于結構的軸對稱性，因此在四分之一剖切面處施加法向位移約束，另外在金屬鋁結構外表面兩處位置（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 B  V  e( h. c4 C: @' C/ q% y( y

* B8 R4 y/ U/ }$ Q# H: H; B* K9 P3 b3 x. n; y! t( N7 S
(, 下載次數: 117)   H6 b( O' x* V3 r
圖3  位移邊界條件
, J! ?/ `: S# G; Z
8 ~, W" d3 W: t3 k( q
9 h0 ~+ w+ U" p, X  t* U  o金屬鎢結構沿軸向的頂面和底面，以及金屬鋁結構外表面、金屬鎢結構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）。
* T/ @2 D! e' f* v' b
8 M  j1 K) i* A. d/ k
% U- K1 s5 [# ]/ h( @, m' Y圖4  應力邊界條件
4 ~$ x( V2 ^" `7 F4 Z5 C% M* X4、計算方案+ i$ Z* f  a0 H  E) t) H, J9 R) h
設計了兩種計算方案，施加不同的應力邊界。
! U" L1 a6 O2 [$ ]' f; p8 N5 O對照圖4（本頁）中應力邊界條件的施加，兩種方案如下表：3 H; d4 {$ U( V% R
表2  不同計算方案下的應力邊界* D8 ]" ?$ [, n0 }9 F/ N- T
邊 界        應力邊界1        應力邊界2        應力邊界3
( D' N% d. B3 j: J  {單 位        N/ mm 2        N/ mm 2        N/ mm 2; w8 Q9 _8 W: g7 W# v. e
方案1        362        800        600
9 e( |- l) Y7 h8 Y4 d方案2        362        200        362
' U4 N9 f) f7 \! Z6 r, @: C注：“應力邊界1”對應圖4中的“藍色”邊界“1”；: d* a* Y( d* v+ a- U" c4 g& _
“應力邊界2”對應圖4中的“綠色”邊界“2”；
2 O% g5 N4 l! |“應力邊界3”對應圖4中的“黃色”邊界“3”；
" o# t2 E) l4 A, {7 x) B8 O應力邊界以正值“+”為“壓應力”，負值“-”為“拉應力”。& z( M; p9 W) ?4 g6 W# `/ k
5、網格離散
1 W0 j. Q% t. h采用四節點四面體單元剖分三維網格。
/ r' |' @( `/ x剖分結果：節點總數：18,379；( p, \. r. B' o) [$ M: {. J/ T
          單元總數：87,318。2 ~; P3 e4 {3 Z- k) x) P# \
網格質量良好。5 C# N# h1 b1 y( X4 u  E
    ( s9 R, C: F9 Y# F
(, 下載次數: 132) - i2 d/ `( T  b8 R1 Z) z
圖5  三維網格圖
& W5 i! ?3 `% s9 @% {9 s$ v$ u9 Z; x- l4 J6 A/ k$ O0 A

2 G7 x& }: r0 s: N( k6、計算結果
7 H. I" W1 a3 F5 L% s! X位移：
- _( O5 j5 e! h9 U9 v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）。6 i* L( ]6 r8 M( H. ]9 Z

- ?, v; k7 @% p- M3 o (, 下載次數: 125)
- f- ]  s& @7 G( ^; M1 C7 T3 M5 ?圖6  沿軸向變形云紋圖  （單位：mm）8 j; j. w; u4 O% [

6 ]  j2 Z2 c+ V9 h% l8 O (, 下載次數: 115) $ }2 T4 u! m% Z! z
圖7  剖面變形前后對照圖
0 X+ S+ o/ D3 e應力
5 u% I& P7 ?$ T* I9 w, R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）。
" N- G% b8 X4 S- L& L) w4 a7 [2 y, `4 Y  Y6 |
圖8  第一主應力云紋圖  （單位：N/mm2）
( `1 _: f; N6 S; c6 j' a0 R2 {1 z$ U/ y, a) P

0 K9 V, A) s! I+ U  u4 Q0 O% e (, 下載次數: 123) 1 D( @) t2 Y. z3 H3 d- D5 l) S
圖9  第三主應力云紋圖  （單位：N/mm2）
7 P5 y! c% L1 H4 o" @2 J9 T* G% l
(, 下載次數: 118)
( L* l) M, v1 `/ D' ^7 E6 L圖10  剖面第三主應力云紋圖  （單位：N/mm2）
: A: H  t* H) k1 ~7、考慮部分接觸計算2 n* S3 |  c* Z7 o& X  k' Y* I
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。/ \; G) }5 k8 b0 X- k* i
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。( A6 `" I: @4 h/ z  ]" A

1 a- _& q3 k& Q( D$ k( F& V (, 下載次數: 134)
  G4 V' a8 h, k2 x* C- j# r6 J; T圖11  縫隙分布圖
. r/ \2 }# K: B0 x! H" Y計算位移結果：9 Y1 d2 q' \$ j1 U! h5 }4 h
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）。6 G7 B' |# o4 d/ o
1 c- A3 F" h6 _8 f2 S- Z7 u

; _3 J9 B9 {5 I+ ?: F+ _' x& D (, 下載次數: 122)
* E/ Y7 E  a' C8 U, K1 |4 s圖12 沿軸向變形云紋圖  （單位：mm）
: P( Y5 N2 c  E2 E計算應力結果：
& r8 A  I0 g! e$ t! Z4 T8 y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）。$ z5 E/ P2 o  J/ x% I, G- s( Z& I
3 \& _+ o/ K3 [& B; M4 c
# _% ]/ ^$ h& x
(, 下載次數: 118)
0 g( P) o1 U. ^! h" A圖13  第一主應力云紋圖  （單位：N/mm2）4 W8 y& v" ?# x
- U4 l5 O" j; L. k
* f  S/ y% R0 D" q8 M
(, 下載次數: 128) ; b' h/ E0 t. f) e
圖14  第三主應力云紋圖  （單位：N/mm2）# s6 b: X+ X0 J* [2 N6 r
; l1 E( ]7 h, e8 m
(, 下載次數: 121) + f$ k7 v2 k. N8 ?  d) A
圖15  剖面第三主應力云紋圖  （單位：N/mm2）
, B7 A/ n* t+ ~% Z5 s# p6 S
- U, Q5 B5 D, ^
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？
: N9 D& Q/ e2 j8 Z5 h! f! g& \$ u
, V% e# r1 ^$ M; C
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，根據顏色不同，受力不同，呈現的效果最大應力不同計算材質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。只是樓主的結構，內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沒有。
# ^0 T5 _% q7 x% K2 `" \



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