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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：
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。
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。

(, 下載次數: 134)
圖1  計算模型剖面圖（單位：mm）

(, 下載次數: 115)
圖2  計算模型側視圖
2、材料參數：
只有兩種材料：鋁和鎢。
表1  材料參數取值
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
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
金屬鎢       3.6×105       0.346       17.6       0       0       0
3、邊界條件：
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。

(, 下載次數: 117)
圖3  位移邊界條件

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）。

圖4  應力邊界條件
4、計算方案
設計了兩種計算方案，施加不同的應力邊界。
對照圖4（本頁）中應力邊界條件的施加，兩種方案如下表：
表2  不同計算方案下的應力邊界
邊界       應力邊界1       應力邊界2       應力邊界3
單位       N/ mm 2       N/ mm 2       N/ mm 2
方案1       362       800       600
方案2       362       200       362
注：“應力邊界1”對應圖4中的“藍色”邊界“1”；
“應力邊界2”對應圖4中的“綠色”邊界“2”；
“應力邊界3”對應圖4中的“黃色”邊界“3”；
應力邊界以正值“+”為“壓應力”，負值“-”為“拉應力”。
5、網格離散
采用四節點四面體單元剖分三維網格。
剖分結果：節點總數：18,379；
      單元總數：87,318。
網格質量良好。

(, 下載次數: 132)
圖5  三維網格圖

6、計算結果
位移：
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）。

(, 下載次數: 125)
圖6  沿軸向變形云紋圖  （單位：mm）

(, 下載次數: 115)
圖7  剖面變形前后對照圖
應力
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）。

圖8  第一主應力云紋圖  （單位：N/mm2）

(, 下載次數: 123)
圖9  第三主應力云紋圖  （單位：N/mm2）

(, 下載次數: 118)
圖10  剖面第三主應力云紋圖  （單位：N/mm2）
7、考慮部分接觸計算
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。

(, 下載次數: 134)
圖11  縫隙分布圖
計算位移結果：
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）。

(, 下載次數: 122)
圖12 沿軸向變形云紋圖  （單位：mm）
計算應力結果：
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）。

(, 下載次數: 118)
圖13  第一主應力云紋圖  （單位：N/mm2）

(, 下載次數: 128)
圖14  第三主應力云紋圖  （單位：N/mm2）

(, 下載次數: 121)
圖15  剖面第三主應力云紋圖  （單位：N/mm2）

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？

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。

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