Подходы к моделированию соединений сдвиговых связей с использованием FEM

Техническая статья

Для более детальных исследований связей между сдвиговыми связями или их непосредственного окружения важную роль играет спецификация нелинейной проблемы контакта. Эта статья использует твердую модель для поиска сопоставимых и упрощенных моделей поверхностей.

Для жестких соединений передней пластины с преобладающим напряжением изгиба можно предположить, что в области болтов (частичное эллиптическое) искажение отверстия не установлено. Поэтому для моделирования отверстия часто закрываются жесткими поверхностями или спицами (из жестких стержней). Затем винты соединяются как балки, так как в основном необходима осевая жесткость.

Тем не менее, он отличается в соединениях со смещением подшипника, в которых передача мощности осуществляется посредством сдвигающего усилия винта и прижимающей силы только на части расточной стенки листа. Далее следует найти подход к моделированию листового металла с центральным напряжением.

Pисунок 01 - проблема

В исходной эталонной модели листовой металл и винт были показаны как сплошные. Для проблемы нелинейного контакта между корпусом болта и внутренней поверхностью отверстия листа были определены объемы тонкого контакта с разрушением при растяжении.

Pисунок 02 - Объемная модель

Модель сравнения 1: Поверхность модели со спицевым колесом из жестких стержней

На своей продольной оси болт представлен стержневым стержнем, а диаметр - жесткими стержнями. В этом случае спицевое колесо должно быть очень тонким, чтобы почти точно зафиксировать изменение между контактом давления и зазором. Стержни получают мгновенное соединение на стенке скважины. Свойство нелинейного контакта реализуется с помощью нелинейности стержня «отказ в поезде». Альтернативно, местное соединение конца стержня может быть снабжено нелинейностью, «фиксированной, если N отрицательный». Чтобы жесткие стержни выдерживали как можно меньшую нагрузку на боковое усилие, а система, тем не менее, оставалась стабильной, используется коэффициент трения (как в случае цельной модели) 0,01.

Pисунок 03 - Модель сравнения 1

Модель сравнения 2: Поверхностная модель со спицевым колесом из балки

Моделирование в качестве модели сравнения 1, только с той разницей, что спицевое колесо выполнено с балками. Чтобы использовать приблизительно правильные значения жесткости, размеры поперечного сечения стержня предполагаются равными толщине поверхности и расстоянию между стержнями на стенке бурения.

Pисунок 04 - Модель сравнения 2

Модель сравнения 3: Модель поверхности с типом местности "Мембранзугзугфрей"

Вместо спицевого колеса теперь вставляется область. Поскольку существует относительно массивная модель, новая область задается с удвоенной толщиной области. Жесткость типа поверхности выбирается так, чтобы она не имела мембран. Могут быть переданы только сжимающие силы и моменты. При возникновении растягивающих сил мембраны соответствующие элементы КЭ разрушаются.

Pисунок 05 - Модель сравнения 3

Модель сравнения 4: Модель поверхности с линейным выпуском

Также в этой модели отверстие закрыто поверхностью. Для нелинейной передачи энергии теперь используется линейный выпуск с нелинейностью «фиксированный, если vz отрицательный». Опять же, другие поступательные степени свободы обеспечиваются низким трением.

Pисунок 06 - Модель сравнения 4

Сравнение и вывод

Поверхностные модели предпочтительнее объемной модели из-за их меньших усилий по моделированию и гораздо более короткого времени вычислений.

При сравнении результатов поразительно, что из-за завышенной жесткости первая модель сравнения обеспечивает самые низкие деформации. Применение приблизительной жесткости поперечных сечений, а также использование разрыва линии дает лишь немного большие смещения, чем объемная модель.

Модель с характеристикой «без мембраны» обеспечивает самые большие деформации, но является самым быстрым методом с точки зрения моделирования. По умолчанию это свойство использует пять уровней нагрузки, что увеличивает время расчета.

Pисунок 07 - Результаты деформации

Если сравнивать напряжение сравнения четырех моделей поверхности, то напряжения являются квазиконгруэнтными и сравнимыми с объемными напряжениями.

Pисунок 08 - Результаты напряженности

Ключевые слова

Связи сдвиг-рабство моделирование

Литература

Загрузки

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы или необходим совет?
Свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или найдите различные предлагаемые решения и полезные советы на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

Цена первой лицензии
3 540,00 USD