圆盘的大应变分析 - 360文档中心

有限元实例分析

作业一：有限元分析实例实例：请对一个盘轴配合机构进行接触分析。

轴为一等直径空心轴，盘为等厚度圆盘，其结构及尺寸如图所示。

盘和轴为一种材料，材料参数为：弹性模量Ex=2.5E5，泊松比NUXY=0.3，摩擦系数MU=0.25，试采用有限元计算方法分析轴和盘在过盈配合时的应力应变分布以及将轴从盘心拔出时轴和盘的接触情况。

问题分析说明（1）本题主要分析装配过程中结构的静态响应，所以分析步选择通用静态分析步。

由于为过盈配合，属于大变形，故应考虑几何非线性的影响。

（2）模型具有轴对称性，所以可以采取轴对称模型来进行分析，先建立二维模型计算，再转换为三维模型计算，这样可以节省计算时间。

分析过程由两个载荷步组成, 第一个载荷步为过盈分析, 求解过盈安装时的情况。

第二个载荷步为将轴从盘心拔出时的接触分析, 分析在这个过程中盘心面和轴的外表面之间的接触应力。

它们都属于大变形问题, 属于非线性问题。

在分析时需要定义一些非线性选项来帮助问题的收敛。

（3）接触面之间有很大的相对滑动，所以模型要使用有限滑移。

模型建立的分析说明（1）进定义单元类型此项实例分析的问题中涉及到大变形, 故选用So li d185 单元类型来建立本实例入部件模块，的模型。

盘轴接触问题属于面面接触, 目标面和接触面都是柔性的,将使用接触单元T ARGET 170 和CO NTAT17 4来模拟接触面。

分别创建名为为part1、part2的部件。

（2）定义材料属性，在线性各向同性材料属性对话框中的EX (弹性模量) 文本框中输入 2 . 5E5,PRX Y (泊松比) 文本框中输入0 . 3,并将定义的材料属性赋予给part1和part2。

如下图所示。

（3）进入装配模块，创建两者间的装配关系。

（4）进入分析步模块定义名为step1和step2的两个分析步。

（5）进入相互作用模块，创建相互作用属性，设置摩擦系数；然后定义接触关系。

如下图所示。

（6）进入载荷模块，创建边界条件，依次定义名为BC -2（类型为：完全固定）、BC -3（类型为：位移/转角，约束U1、UR3），分析步均为Initial 。

第三章应变分析

八面体线应变八面体切应变
五、应变偏张量和应变球张量
六、等效应变
取八面体切应变绝对值的倍所得之参量称为等效应变，也称广义应变或应变强度。
等效应力的特点
1)等效应力是一个不变量； 2)等效应力没有特定的作用面； 3)等效应力可以理解为代表一点应力状态中应力偏张量的综合作用。 4) 等效应力在数值上等于单向均匀拉伸(或压缩)时的拉伸(或压缩) 应力σ1 ，即
6、研究应变问题往往从小变形（数量级不超过10-3~10-2的弹 -塑性变形）着手。金属塑性加工是大变形，小变形是大变形的基础。
§3.1 、位移和应变一、位移及其分量
§3.1 、位移和应变二、应变及其分量
(二) 应变及其分量
真实应变变形体由 l0→ln 可看作是经无穷多个中间数值逐渐变成。
第三章应变分析
2020年4月23日星期四
c) 理想剪切 d) 弯曲工序
P→P1 剪斜了 Q → Q1 平移到Q1 ，未变形
P→P1 缩短且转动一角度 Q → Q1转动一角度，但未变形
由以上实例可以得到以下概念：正变形（线变形）：线性尺寸伸长或缩短
1、变形切变形（角变形）：单元体发生畸变
纯变形
设ac=dx, ac∥ox轴，则 ab=dy, ab∥oy轴
a 点位移分量为u,v, 则由前式得出b,c点的位移增量为：
简记为
即小应变几何方程
例：设一物体在变形过程中某一极短的时间内的位移场为：
u=(10+0.1xy+0.05z)×10-3 v=(5-0.05x+0.1yz)×10-3 w=(10-0.1xyz)×10-3 求：点A（1,1,1）的应变分量、应变球张量、应变偏张量、主应变、八面体应变、等效应变

圆柱锻压成圆盘有限元分析

圆柱锻压成圆盘有限元分析
圆柱锻压成圆盘是一种常见的金属加工过程，可以通过有限元分析来模拟和评估此过程中的应力、变形和材料流动情况。

有限元分析是一种数值分析方法，将结构或组件分割成许多小的有限元素，并分析每个元素的行为，以获取整体结构的行为。

在进行圆柱锻压成圆盘的有限元分析时，以下几个方面是需要考虑的：
1. 几何建模和网格划分：首先，需要根据实际几何形状对被锻材料的三维模型进行建模。

然后，通过网格划分将模型分割成许多小的有限元素，以便进行后续的数值分析。

2. 材料特性：对所使用的材料的机械性能进行建模和输入。

这包括材料的弹性模量、屈服强度、硬化曲线等。

这些参数将直接影响到有限元分析的结果。

3. 边界条件：确定边界条件对锻压过程进行描述。

例如，锻压装置施加的初始载荷、锻压速度等。

这些边界条件将影响到模拟结果的准确性。

4. 材料流动：通过有限元分析可以观察到材料在锻压过程中的流动情况，包括应力分布、应变分布和塑性变形。

通过分析材料的流动路径和变形情况，可以评估锻压过程的可行性和产生的缺陷。

5. 应力和变形分析：有限元分析还可以用于评估锻压过程中的应力和变形情况。

通过结果分析，可以评估锻压过程中各个部位的应力水平，确保锻件在应力范围内保持安全。

此外，还可以分析锻
后零件的变形程度，以评估锻造成形和工艺参数的合理性。

需要注意的是，有限元分析是一种复杂的数值模拟方法，需要准确的材料性质输入、合理的模型假设和有效的网格划分等。

因此，在进行有限元分析之前，最好有相关的工程背景和理论知识，并借助专业的有限元分析软件进行模拟和分析。

变截面圆杆轴向拉压时的应力分析

变截面圆杆轴向拉压时的应力分析在工程结构设计和力学分析中，经常会涉及到圆杆的轴向拉压情况。

变截面圆杆轴向拉压时，需要进行应力分析来评估其强度和稳定性。

本文将从变截面圆杆的应变分析、应力分析及强度评估三个方面进行详细阐述。

首先，我们来看变截面圆杆的应变分析。

对于一个轴向受拉力F作用下的圆杆，根据拉伸应变的定义，应变ε=△L/L，其中△L为杆件拉伸后的长度增量，L为杆件的初始长度。

对于直径为d1、d2的两个不同截面的圆杆，它们的初始长度相同，即L1=L2=L。

假设两个不同截面的圆杆受到相同的拉伸力F，根据应变的定义，应变ε1=△L1/L,ε2=△L2/L。

由于△L1和△L2相同，所以ε1和ε2的大小仅取决于截面直径的大小。

当杆截面直径越大，即d1>d2时，应变ε1>ε2，即在截面直径较大的地方应变更大，而在截面直径较小的地方应变较小。

这说明在变截面圆杆的拉伸过程中，截面直径较大的地方应变较大，即应力集中。

接下来，我们来探讨变截面圆杆的应力分析。

根据胡克定律，杆件内的应力与应变成正比。

对于同一截面的圆杆，内部各点的应力大小相同，在轴向拉伸的情况下，圆杆通过截面的轴向拉力均等。

然而，在变截面圆杆的轴向拉压过程中，不同截面处的应力是不同的。

如上述应变分析中所述，截面直径较大的地方应变更大，那么根据胡克定律，截面直径较大的地方应力也更大。

因此，在截面直径较大的地方，应力集中，容易产生应力集中现象。

这就要求我们在杆件设计时，要尽量避免或减小应力集中的情况。

最后，我们来评估变截面圆杆的强度。

材料的抗拉强度是指材料能够承受的最大拉伸力。

当变截面圆杆的拉力超过了材料的抗拉强度时，杆件就会发生塑性变形或断裂。

根据材料力学的知识，破坏材料的拉伸强度与截面面积成正比，而与截面形状无关。

因此，在设计变截面圆杆时，要根据材料的抗拉强度选择适当的截面面积，以确保杆件在拉伸过程中不发生塑性变形或断裂。

综上所述，变截面圆杆的应力分析是评估其强度和稳定性的重要步骤。

圆盘对径受压实验报告光测法

圆盘对径受压实验报告光测法
圆盘对径受压实验是一种经典的材料力学实验。

该实验主要通过在圆盘的两个对称直径上施加力,使其产生对径受压变形,利用光学装置对圆盘的变形进行测量,确定其变形情况和力学性能的实验方法。

光测法是该实验中常用的测量变形的方法,其原理为利用光学透视的原理对圆盘表面的变形进行测量。

光测法主要包括白光法和激光干涉法两种方法,其测量精度较高,适用于各种形状的实验样品。

下面是圆盘对径受压实验报告中可能包含的内容：
1. 实验目的和原理：介绍实验的目的、所使用的实验装置和原理,并解释实验的物理意义。

2. 实验过程和数据处理：介绍实验的具体步骤和操作方法；记录数据,包括对径受压前后圆盘的直径及高度等尺寸和圆盘表面形变的量值；根据实验数据计算出圆盘材料的力学参数,如杨氏模量、泊松比等。

3. 实验误差分析：对实验过程中可能存在的误差进行分析,包括仪器误差、操作误差等,并评估误差对实验结果的影响。

4. 结果和分析：根据实验数据和误差分析结果,得出结论,并与理论值或其他实验结果进行比较和分析,进一步探讨实验结果的可靠性和重要性。

5. 实验结论和建议：总结实验结果,得出实验结论,提出改进实验的建议,并对实验结果的应用前景进行展望。

需要注意的是,以上报告内容仅供参考,具体内容和格式可能因实验要求、研究方向和实验室要求等而略有差异。

圆盘类零件的有限元分析解析

圆盘类零件的有限元分析摘要：本文利用大型通用有限元软件Abaqus 对一空心圆盘进行了旋转模拟，模态分析和瞬时模态动态分析，提取了其固有频率及振型，讨论其在受动态载荷下的应力、位移随时间的变化情况。

为进一步研究圆盘类零件的力学性能及提高其稳定性奠定了基础。

关键词：有限元分析；Abaqus 软件；模态分析；动态分析Finite element analysis of disk partsAbstract: Rotation simulation, modal analysis and dynamic analysis on instantaneous modal of annular disk are analyzed based on Abaqus. Its inherent frequency and mode of vibration are determined, and the stress and displacement that varied with time are discussed.This research will lay the foundation for further research of the mechanical property of the disk part and increase its stability.Keyword: FEA; Abaqus software; modal analysis; dynamic analysis0 前言回转圆盘类结构在航空、航天及现代机械工业中有着广泛的应用。

例如圆锯片、锯片式铣刀、砂轮片等，这些零件在材料的切削中起着非常重要的作用。

随着原材料资源的匮乏，对圆盘零件刀具在切削加工中材料的损失提出了较高要求。

在计算机领域，随着现代化工业的不断发展，人们对计算机的依赖程度日益加深，不断地对计算机的运行速度、存储量、稳定性和噪声等方面提出更高的要求，而这些方面都与计算机的回转硬盘有关。

圆盘类零件的有限元分析

圆盘类零件的有限元分析摘要：本文利用大型通用有限元软件Abaqus 对一空心圆盘进行了旋转模拟，模态分析和瞬时模态动态分析，提取了其固有频率及振型，讨论其在受动态载荷下的应力、位移随时间的变化情况。

为进一步研究圆盘类零件的力学性能及提高其稳定性奠定了基础。

关键词：有限元分析；Abaqus 软件；模态分析；动态分析Finite element analysis of disk partsAbstract: Rotation simulation, modal analysis and dynamic analysis on instantaneous modal of annular disk are analyzed based on Abaqus. Its inherent frequency and mode of vibration are determined, and the stress and displacement that varied with time are discussed.This research will lay the foundation for further research of the mechanical property of the disk part and increase its stability.Keyword: FEA; Abaqus software; modal analysis; dynamic analysis0 前言回转圆盘类结构在航空、航天及现代机械工业中有着广泛的应用。

例如圆锯片、锯片式铣刀、砂轮片等，这些零件在材料的切削中起着非常重要的作用。

随着原材料资源的匮乏，对圆盘零件刀具在切削加工中材料的损失提出了较高要求。

在计算机领域，随着现代化工业的不断发展，人们对计算机的依赖程度日益加深，不断地对计算机的运行速度、存储量、稳定性和噪声等方面提出更高的要求，而这些方面都与计算机的回转硬盘有关。

巴西圆盘劈裂试验中拉伸模量的解析算法

(4)
3.5 3.0 2.5
τ xy
2 P ⎛ sin θ1 cos 2 θ1 sin θ 2 cos 2 θ 2 ⎞ = − ⎜ ⎟ r1 r2 πL ⎝ ⎠
σx(x)/σ0 σy(x)/σ0
在线载荷 P(加载力 )的作用下，圆盘中心点 o
σx(x)/σ0 或σy(x)/σ0
处，有 r1= r2= 0.5D，θ1 = θ2 = 0° ，根据式(2)和(3)，可以得到沿试样垂直向直径平面内的水平拉应力为 2P σx = − (5) πDL 水平向直径平面内的压应力为 6P σy = πDL
～11]
4
P
1—“V”型凹槽；2—垫板；3—岩石试样；4—钢质压条 (a) 岩石试样加载示意图 y P θ1 r1
T(x，y) o r2 θ2 x
。该方法有试验原理和操作上的简化
和便利。需要注意的是，有限长度的电阻片所反映的应变要小于圆盘中心处的真实应变，电阻片不能大于圆盘直径的 1/10[12]；而且在黏贴过程中如何保证应变片正好贴在试样受拉区域的中心并且和受拉方向完全垂直，也不容易做到，因此所得结果的精确性有时难以得到保证。实际上在试验过程中，加载力、加载方向位移和试样中心垂直加载方向的位移是最方便得到的 3 个力学参数。而且通过经典的圆盘对心受力的理论分析，试样中心垂直加载方向上各点的应变值都可以得到。因此，如果能够建立起试样中心垂直加载方向上各点的应变值和总位移变形量之间的关系式，那么问题就迎刃而解，很容易得到试样劈裂受拉破坏的拉伸模量。基于上述思想，本文利用微积分的原理推导了岩石拉伸模量和试样中心垂直加载方向上总位移变
第 29 卷第 5 期 2010 年 5 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering