• Построение модели заклепки



  • страница14/17
    Дата11.07.2018
    Размер3.75 Mb.
    ТипЛабораторная работа

    Нелинейные задачи механики деформируемого твердого тела. Практикум


    1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17
    Рис.1. Стадии постановки ЗВСС.

    1. Собранная ЗВСС устанавливается в подготовленное отверстие (а);

    2. К закладной головке подводится постановочный инструмент, который своими ответными перьями входит в крестообразный шлиц корпуса, удерживая его в дальнейшем от проворачивания. Одновременно постановочный инструмент захватывает винт за лыски на технологическом хвостовике;

    3. При нажатии спускового крючка, пневматический привод постановочного инструмента приводит во вращательное движение винт;

    4. Винт, вращаясь по резьбовой паре в неподвижном корпусе, перемещается в сторону постановочного инструмента;

    5. Винт, перемещаясь вдоль оси корпуса ЗВСС, начинает воздействовать на втулку, приводя ее также в движение вдоль корпуса к закладной головке, при этом, фаски втулки и корпуса, а также поднутрение головки винта, способствуют тому, что втулка начинает наползать на конусную часть корпуса, стягивая при этом пакет (б);

    6. Процесс продолжается до тех пор, пока втулка, упершись в пакет, не создаст такую ответную нагрузку (сопротивляясь дальнейшему смятию (вследствие деформационного упрочнения), а также от упругих напряжений материала пакета) на винт, которая выровняется с прочностью на срез обрывной канавки винта (в);

    7. В следующий момент времени произойдёт срезание технологического хвостовика винта относительно его рабочей части (г);

    8. Процесс постановки завершён (д).

    При этом важно согласовать момент окончания установки заклепки и момент среза технологического хвостика. Для этого проводиться ряд экспериментов для подбора параметров заклепки, с целью обеспечить полную постановку заклепки, но данный процесс является затратным с точки зрения времени, материалов и финансовых затрат.

    Задача состоит в построении модели для оценки её параметров, при которых произойдет полная постановка, что позволит если не заменить, то значительно сократить процесс испытаний по установке ЗВСС.



    Построение модели заклепки

    Особенности модели



    Нужно построить конечно-элементная модель в ANSYS, которая должна удовлетворять следующим требованиям:

      1. адекватность;

      2. гибкость полученных решений;

      3. экономичность в использовании вычислительных ресурсов.

    Рис.2. Исходная геометрия заклепки и фрагментов соединяемых листовых элементов.

    При анализе модели (рис.2) выделим две группы элементов: деформирующихся упруго (элементы винта: головка и поверхности винта, контактирующая с втулкой;, корпус, пакет) и упругопластически (втулка, шейка). Жесткость упругих элементов много больше жесткости упругопластических. Поэтому будем рассматривать элементы, в которых не возникает пластических деформаций как абсолютно жесткие. В результате принимаем решение об упрощении геометрии.

    Во-первых, оставляем только поверхности взаимодействия винта, корпуса и пакета с втулкой.



    Во-вторых, представим винт в виде «стержневой» модели (1-d), работающей на кручение, с выделенной областью обрывной шейки (3-d).

    Рис.3. Сечение геометрии модели.

    На рис.3 представлено сечение геометрии модели, где выделены следующие элементы:


    1. Поверхности винта и поднутрения головки винта; по этим поверхностям происходит взаимодействие винта с втулкой;

    2. «Стержневая» модель винта;

    3. Втулка;

    4. Поверхности корпуса и пакета, контактирующие с втулкой;

    5. Область винта - обрывная шейка.

    Точка А жестко соединена с поверхностью 1: движение точки полностью определяет движение поверхности 1, в точке Б будут прикладываться нагрузки: продольное движение и вращение, которые согласованы между собой так, что имитируют резьбу винта.

    Область обрывной шейки 5 соединяется со «стержневыми» частями винта 2 так, что соединение передает все усилия и моменты.

    Материалы и покрытия составных деталей

    Корпус, винт: нержавеющая сталь 16ХСН, предел прочности в закалённом состоянии равен 1100…1200 МПа, покрытие – кадмирование, предел текучести σТ=720 МПа.

    Втулка: коррозионно-стойкая жаропрочная сталь 12Х18Н9, предел прочности равен 540…690 МПа, покрытие – пассивирование, предел текучести σТ=195 МПа.

    Для обеих сталей модуль упрочнения Е1 =1000 МПа, модуль упругости Е= 1.98*105 МПа.

    На первом этапе представим упруго-пластическое поведение обоих материалов виде двухзвенника – модель материала с билинейным кинематическим упрочнением (рис.4 и рис.5). Данная модель предполагает, что материал циклически идеален (для пластически деформируемого образца предел текучести при растяжении увеличивается настолько, насколько он уменьшается при сжатии) и учитывает эффект Баушингера. Переход изотропных материалов из упругого в пластическое состояние определяется критерием Мизеса:

    Диаграммы деформирования показаны на рис. 4, 5..



    Рис.4. Диаграмма деформирования для материала винта (в т.ч.обрывной шейки).


    Рис.5. Диаграмма деформирования для кольца.


    2.3.Построение конечно-элементной модели

    Для построения конечно-элементной сетки использовать элементы BEAM 188 и SOLID 186.





    Рис.6. Конечно-элементная модель

    Конечно-элементная модель (рис.6), которая состоит из следующих частей:

    1. Втулка - объемные элементы SOLID 186;

    2. Область винта с обрывной шейкой - объемные элементы SOLID 186;

    3. Винт - одномерные элементы BEAM 188.

    Чтобы реализовать модель, надо решить следующие задачи:

    1. описание упругопластического поведения втулки с учетом больших смещений и больших деформаций;

    2. учет контактных взаимодействий с трением для втулки и головки винта, втулки и корпуса заклепки ;

    3. сопряжение моделей разных размерностей (1-d и 3-d) для различных частей винта.

    Таким образом, в задаче присутствуют все три вида нелинейностей: физическая, геометрическая и контактная. Кроме того, контактные технологии используются для реализации комбинированных расчетных схем (одномерный стержень + . 3-d Модель)
    1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17

    Коьрта
    Контакты

        Главная страница


    Нелинейные задачи механики деформируемого твердого тела. Практикум