弹性轴承是厨房龙头中常用的一种设计,本文通过ansys软件来模拟轴承在安装时的受力情况。
一、导入三维几何模型
在Ansys中导入如下简化后的阀芯,包括三个零件,1、弯管 2、接头 3、弹性轴承。
二、设置零件材料如下:
弯管:铜
接头:塑料(尼龙66)
弹性轴承:POM
三、接触面设置
1、接头和轴承接触面设置
接触类型选择“摩擦”,摩擦系数设为0.1,界面设置为“调整至接触”,其它选用软件默认设置。采用“调整到接触”选项的原因是这两个零件在装配完成后理论上是不存在任何间隙的。
检查软件自动检测到的接触面,确保所有的接触表面都已经选中:
红色面为接触面,蓝色面为目标面
2. 弯管与轴承接触面设置
接触类型选择“摩擦”,摩擦系数设为0.1,界面设置为“调整到接触”,打开法向硬度,将系数选为0.1。其它选用软件默认设置。采用“调整到接触”选项的原因是这两个零件在装配完成后理论上是不存在任何间隙的。
法向硬度系数,系统默认为1,对于有变形的情况,可以选择0.01-0.1的系数范围以获得稳定的收敛解。系数越小,接触面之间的碰穿(penetration)就越大,迭代时间越长。系数为10则模拟接触面为粘结(Bond)的情况。
检查软件自动检测到的接触面,确保所有的接触表面都已经选中:
四、创建网格
设置网格精度为0.3mm,生成网格模型。
五、边界条件设置
1、设置阀芯座底面为固定面。
2、分析步设为三步,步长采用系统默认:
3、在弯管下面方施加位移:
位移值如下:
在第一个分析步施加一个很小的位移以供系统建立接触,第二个位移弯管接触到轴承上表面,第三个位移弯管接触到轴承下表面。
六、设置分析结果进行求解
在求解器中设置变形和等效应力,接触面状态和压力,反作用力。点击“求解”按钮开始分析。
反作用力设置如下:
- 右键点击求解器插入“探针”–> “力反馈”
2. 力反馈位置为边界条件–>位移
七、分析结果
收敛曲线:
弹性轴承最大变形为0.11mm,变形并不大。
总体位移动画:,时长00:10
变形动画(实际尺寸):,时长00:10
变形动画(放大16x):
,时长00:10
限位块应力云图:
接头应力云图:
接触压力—受压区域与预期相符
总反作用力曲线:在位移最后阶段达到最大58N
八、设计改善
模拟结果显示反作用力稍微有些大,将接头与轴承配合的内径减少0.2mm,重新模拟:
轴承最大变形变为0.15mm
装配时的总反作用力由58N减少为5N左右,大大降低。
以上就是弹性轴承模拟的全部步骤和结果,如果错误与不足之处,敬请斧正!