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。
+ U/ u1 ]- M  h/ ?4 b% W- l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。
! v8 r$ Z( B- e

& W5 ]3 l5 s) F! S圖1  計算模型剖面圖   （單位：mm）
( ~# z, b9 n$ E3 g  H

圖2  計算模型側(cè)視圖
2,、材料參數(shù)：
$ u8 W" U1 n  s- L) O; m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
( r$ Q  o* M# F8 P! N' W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
( c" M9 n+ y: ^/ n% g金屬鎢        3.6×105        0.346        17.6        0        0        0
, s2 K( I( A/ J6 B% N" b* K3、邊界條件：
8 G! T" R, S& o- @  ]6 P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。
7 ~2 I! Y1 @8 _+ V



圖3  位移邊界條件
/ {: Z  O8 f' \3 r- r

5 `! w& q8 \9 z/ r3 T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）,。


圖4  應(yīng)力邊界條件
4、計算方案
6 U: F* j& N" m2 K* ]設(shè)計了兩種計算方案,，施加不同的應(yīng)力邊界,。
, c, ?* i% ?6 ^" L  I對照圖4（本頁）中應(yīng)力邊界條件的施加，兩種方案如下表：
: B' F! S. [9 E" n/ X' ^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
$ v0 n$ L: ~, {# ~# J方案2        362        200        362
$ ?- K) g9 E* L, ]1 U' b& f# k注：“應(yīng)力邊界1”對應(yīng)圖4中的“藍色”邊界“1”,；
“應(yīng)力邊界2”對應(yīng)圖4中的“綠色”邊界“2”,；
& o' x* n) i, f( Y* p& V“應(yīng)力邊界3”對應(yīng)圖4中的“黃色”邊界“3”；
6 w0 e$ |. a+ \) l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,。
1 j, l+ L6 Y! G2 y: r剖分結(jié)果：節(jié)點總數(shù)：18,379,；
          單元總數(shù)：87,318。
網(wǎng)格質(zhì)量良好,。
7 _5 D! N4 z7 n   
8 Q- |% ?+ T8 M$ |
+ a* l. H1 [3 A7 m* w圖5  三維網(wǎng)格圖

  p+ P# u5 L: i: K& q' g" ~$ }
2 n2 F2 n  a6 c! P1 z6 G$ O6,、計算結(jié)果
位移：
8 }. |! M) ]2 g3 |2 C; @: Y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）,。
) T5 u# R) ~2 O! Q4 X

圖6  沿軸向變形云紋圖  （單位：mm）
  q8 E: O0 T7 `( z; ?! M6 @

: T: A; d$ l( x, D7 G- R圖7  剖面變形前后對照圖
應(yīng)力
7 ]7 o5 h" [- \5 B, H. W5 U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）。
' t& c5 o. b& L6 A; T5 ^
圖8  第一主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）

- t. G6 ~7 v1 e- R4 V
3 t/ T! M2 r4 R* S6 `
: n$ j5 f* B' @, z" x) s$ n圖9  第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）

& D2 {( Q8 i  n- R2 ]
圖10  剖面第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）
7,、考慮部分接觸計算
3 x3 p' ~% M- R+ C- ~  Z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,。

* e: w( c) h+ X' e/ f  C
圖11  縫隙分布圖
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）。
' l8 R+ r, q1 }, L& ?
: P  O8 p  s2 {( w9 O
; J: g: Q! e+ E
圖12 沿軸向變形云紋圖  （單位：mm）
- d+ b9 N' l7 i# R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）,。
/ G! K7 O  I: Q# k# m
% w( o+ t% W9 w/ k" q7 V

0 ]( q# w0 L; ^1 j圖13  第一主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）



1 T- ?# z- G" v; f# n, \5 ]  }2 L/ Y圖14  第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）

7 ?0 D, O3 K# M* m* S! S7 r
3 C7 `( W4 }+ t/ E圖15  剖面第三主應(yīng)力云紋圖  （單位：N/mm2）
5 @7 g6 a) k$ z2 Y& w4 p' z) ?& k

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？

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。
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