Моделирование крепежей: соединяющие твердые тела
Соединяющие твердые тела
Для создания крепежа между твердыми телами выберите Соединяющие твердые тела (Connecting Solids) в диалоговом окне Определение крепежа (Fastener Definition). Крепеж, соединяющий твердые тела, моделируется в виде одиночной пружины между двумя компонентами твердого тела, которые будут закреплены.
Сечение крепежа с болтом между двумя компонентами твердого тела показано на следующем рисунке:
Рис. 1
1. верхний компонент
2. нижний компонент
3. созданные кольцевые области разделены с помощью механизма "Фиксировать разделение" (Fix Separation)
4. диаметр хвостовика крепежа
5. диаметр головки крепежа и гайки
6. диаметр для испытания разделения
Для создания крепежа с болтом между компонентами 1 и 2 необходимо выбрать круглую кромку отверстия на верхней поверхности верхнего компонента и круглую кромку отверстия на нижней поверхности нижнего компонента. Крепеж с болтом моделируется в виде пружины, соединяющей две точки: At и Ab.
Сечение крепежа с винтом между двумя компонентами твердого тела показано на следующем рисунке:
Рис. 2
1. верхний компонент
2. нижний компонент
3. созданные кольцевые области разделены с помощью механизма "Фиксировать разделение" (Fix Separation)
4. диаметр хвостовика крепежа
5. диаметр головки крепежа и гайки
6. диаметр для испытания разделения
Для создания крепежа с винтом выберите круглую кромку отверстия на верхней поверхности верхнего компонента и круглую кромку на нижнем компоненте. Крепеж моделируется в виде пружины между точкой At на верхнем компоненте и точкой Ab на нижнем компоненте.
Следующие заключения относятся как к крепежам с болтом, так и к крепежам с винтом.
• Концы пружины связаны весовыми связями с поверхностями, показанными оранжевым цветом. Значение внешнего диаметра верхних оранжевых поверхностей равно значению, указанному в поле Диаметр головки крепежа и гайки (Fastener Head and Nut Diameter). Внутренний диаметр - это диаметр хвостовика крепежа.
• При определении жесткости крепежа с применением опции Используется свойство жесткости пружины (Using spring stiffness property) жесткость вычисляется на основе всех определенных ранее свойств жесткости пружины. Определите подходящие значения, чтобы смоделировать жесткость крепежа правильно.
• При определении жесткости крепежа с применением опции Используется диаметр и материал (Using diameter and material) для жесткости крепежа задается значение жесткости цилиндрической балки Тимошенко, изготовленной из указанного материала и имеющей указанный диаметр. Длина балки - расстояние между двумя точками: At и Ab.
Измерения в крепеже
Для соединяющих твердые тела крепежей измерения осевой силы, силы сдвига, изгибающего момента, силы кручения, осевого напряжения, напряжения сдвига и изгибного напряжения в крепеже вычисляются на основе характеристик пружины между At и Ab.
На обоих предыдущих рисунках осевые силы расположены вдоль оси X, а силы сдвига — вдоль осей Y и Z.
После выполнения анализа можно просмотреть эти значения в файле
сводки.
Имя измерения | Описание |
fastenerName_shear_force | Сила сдвига для крепежа. |
fastenerName_shear_stress | Напряжение сдвига в крепеже Вычисляется, только если определена жесткость с помощью параметра Используется диаметр и материал (Using diameter and material). |
fastenerName_axial_force | Осевая сила в крепеже. |
fastenerName_axial_stress | Осевое напряжение, обнаруживаемое в крепеже. Вычисляется, только если определена жесткость с помощью параметра Используется диаметр и материал (Using diameter and material). |
fastenerName_bending_moment | Изгибающий момент в крепеже. |
fastenerName_bending_stress | Изгибное напряжение в крепеже. Вычисляется, только если определена жесткость с помощью параметра Используется диаметр и материал (Using diameter and material). |
fastenerName_torsion_moment | Крутящий момент в крепеже. Вычисляется, только если выбран вариант Интерфейс без трения (Frictionless Interface). К крепежу будет приложен весь крутящий момент, поскольку между этими двумя компонентами нет трения. |
fastenerName_torsion_stress | Крутильное напряжение в крепеже. Вычисляется, только если жесткость определяется с помощью опции Используется диаметр и материал (Using diameter and material) и выбрана опция Интерфейс без трения (Frictionless Interface). В этом случае к крепежу будет приложено все крутильное напряжение, поскольку между этими двумя компонентами нет трения. |
Фиксация разделения
Для крепежа важно, чтобы не было взаимопроникновения двух контактирующих поверхностей. Удостовериться в отсутствии взаимопроникновения двух контактирующих поверхностей можно одним из следующих способов.
• Создайте контактный интерфейс между двумя контактирующими поверхностями: нижней поверхностью верхнего компонента и верхней поверхностью нижнего компонента. В этом случае настройки параметра Фиксировать разделение (Fix Separation) в диалоговом окне крепежа игнорируются. Этот метод увеличивает время вычисления для анализа.
• Установите флажок Фиксировать разделение (Fix Separation) в диалоговом окне Определение крепежа (Fastener Definition). Интерфейс между двумя контактирующими поверхностями моделируется как жесткая распределенная пружина, поддерживающая принудительное разделение кольцевых поверхностей, показанных зеленым цветом на двух предыдущих рисунках. Внешний диаметр зеленой области - это значение параметра Диаметр для оценки раскрытия (Separation Test Diameter). Внутренний диаметр - это диаметр хвостовика крепежа.
Если установлен флажок Фиксировать разделение (Fix Separation), флажок Интерфейс без трения (Frictionless Interface) будет видимым. Если установлен флажок Интерфейс без трения (Frictionless Interface), касательная жесткость распределенной пружины между контактными областями будет равна 0. Если снять флажок Интерфейс без трения (Frictionless Interface), касательная жесткость пружины, распределенной между двумя контактирующими интерфейсами, будет иметь очень большое значение.
Если установлен флажок Фиксировать разделение (Fix Separation), то в дополнение к измерениям крепежа между двумя точками At и Ab также будут вычислены результирующая сила сжатия, сила сдвига, изгибающий момент и крутящий момент распределенной пружины между контактными интерфейсами (зеленые кольцевые области).
|  Примечание Сила сдвига и крутящий момент вычисляются, только если не установлен флажок Интерфейс без трения (Frictionless Interface). |
Эти величины доступны как автоматические измерения и отображаются в дереве модели.
После выполнения анализа можно просмотреть эти значения в файле
сводки.
Имя измерения | Описание |
fastenerName_intf_norm_forc | Это измерение отслеживает общую нормальную силу между двумя закрепляемыми компонентами в кольцевой области фиксирования разделения, показанной зеленым цветом на приведенных выше рисунках 1 и 2. Измеряется значение Ft - Fc, где: Ft — сила растяжения в кольцевой области; Fc — сила сжатия в кольцевой области. Отрицательное значение этого измерения говорит о наличии результирующего сжатия. Положительные значения указывают на наличие результирующего растяжения и разделения компонентов. |
fastenerName_sep_stress | Напряжение в области контактного интерфейса Измеряется отношение силы растяжения в области интерфейса к площади сечения при растяжении. Здесь областью является кольцевая область, показанная зеленым цветом на рисунках 1 и 2. Для допустимого интерфейса значение этого измерения равно нулю или небольшому положительному числу. |
fastenerName_intf_comp_forc | Сила сжатия в области контактного интерфейса крепежа. |
fastenerName_intf_bend_momt | Изгибающий момент в области контактного интерфейса крепежа. |
fastenerName_intf_shr_forc | Сила сдвига в области контактного интерфейса крепежа. Вычисляется, только если не выбран вариант Интерфейс без трения (Frictionless Interface). |
fastenerName_intf_tors_momt | Крутящий момент в области контактного интерфейса крепежа. Вычисляется, только если не выбран вариант Интерфейс без трения (Frictionless Interface). |
| Примечание Статическая форма всех измерений крепежа вычисляется для статических и динамических спектральных анализов. Для динамического анализа в наименовании измерения отображается суффикс "d". Вычисляются динамические формы измерений для анализа динамических случайных воздействий, динамического частотного анализа и динамического анализа временных характеристик. Измерения напряжения разделения для анализа динамических случайных воздействий или анализа динамического воздействия не вычисляются. |
| Примечание Положительное значение при измерении напряжения разделения означает, что распределенная пружина разделения подвергается нежелательному воздействию, принуждающему две контактирующие области оставаться в контакте друг с другом, даже если в естественных условиях они должны быть разделены. Для устранения этой проблемы снимите флажок Фиксировать разделение (Fix Separation) и создайте контактный интерфейс между двумя деталями, соединенными крепежом. |
