有限元分析学习——Anasys Workbanch第一阶段_终篇_齿轮整体强度案例分析
目录
0 序言
1 齿轮整体强度分析案例
1.1 模型简化
1.2 前处理
1）分析类型选择
2）设置平面参数
3）约束、载荷及接触
2 控制网格
a.初次生成网格，对局部网格不做控制
b.第一次调整接触网格，接触面网格控制为0.1mm
c.尝试通过offset处理间隙。
d.尝试通过Adjust to Touch处理间隙/穿透问题
e.改变接触方式bonded
f.尝试转换成平片面问题
g.考虑厚度设为0，装配接触失败，修改厚度为5mm.
h.将接触面固定
i.为减少计算时间，重新绘制尺寸更小的啮合齿轮寻找规律
j.下齿轮也给上Frictional有摩擦接触，并且加密网格
k.细化结果
Anasys analysis definition
计算结果
0 序言
本章主要记录
第一阶段综合案例__齿轮接触静力学分析案例中一直求解的部分求解过程。
注：笔记内容源自于《ANSYS-workbench 有限元分析应用基础教程》 张晔
有限元分析基本操作流程(往往一次求解不到我们想要的结果，需要反复迭代)
1 齿轮整体强度分析案例
分析实例：直齿轮（实际为了计算将齿轮减薄）
问题描述：小齿轮为主动轮，大齿轮为从动轮，主动轮输入逆时针方向扭矩10kN*mm，从动轮固定，利用Workbanch求解齿轮的应力和位移，并对分析结果进行解释。
材料：Structure Steel
1.1 模型简化
将齿根处理成直角是不合理的，会产生应力奇异。(视频第二课到第四课的内容)
齿面的渐开线也不能简化，因此本齿轮案例不另做简化。
1.2 前处理
1）分析类型选择
设置几何结构"Geometry"特性"Properties"中的分析类型"Analysis Type"选择3D；
2）设置平面参数
材料确定为结构钢Structural Steel
3）约束、载荷及接触
约束：固定大齿轮(从动轮)Fixed Support、建立以小齿轮中心为原点的坐标系"Coordinate System"；类型"type"选择圆柱形"cylinderical"；强制位移约束"Displacement"小齿轮(主动轮)仅保留y方向的自由度。
载荷：力矩"Moment"
给小齿轮(主动轮)一个大小为：10,000 N*m方向为：绕z轴逆时针的力矩。
接触：有摩擦接触Frictional，摩擦系数Friction coefficient 0.2，接触面为齿轮接触面。
2 控制网格
(网格大小需要根据结果不断调整)
a.初次生成网格，对局部网格不做控制
一个警告warning，两个报错error
"Troubleshooting section of the Help System"(帮助系统的故障排除部分)
ANASYS 分析warning/error汇总
b.第一次调整接触网格，接触面网格控制为0.1mm
计算结果无警告warning，无报错error，但计算不下去。
查看solution information，发现有间隙
c.尝试通过offset处理间隙。
两个警告warning，仍然计算不下去。
查看solution information，发现初始穿透，且最大穿透与offset补偿的距离相近。
d.尝试通过Adjust to Touch处理间隙/穿透问题
依旧长时间计算不出答案。
e.改变接触方式bonded
两个Warning
计算结果：
根据经验最大应力应该出现在啮合齿轮的齿根处，计算结果明显错误。
但在Solution Information在可以看到
现在只是pinball radius 过小的问题了
f.尝试转换成平片面问题
打开模型失败
g.考虑厚度设为0，装配接触失败，修改厚度为5mm.
改回3D
h.将接触面固定
重新计算
说明力矩给的没有问题，就是接触有问题。
i.为减少计算时间，重新绘制尺寸更小的啮合齿轮寻找规律
发现上齿轮接触仿真结果正常，下齿轮穿模。
j.下齿轮也给上Frictional有摩擦接触，并且加密网格
结果正常。
k.细化结果
接触面网格细化到0.01mm(1个丝这个密度可以看到赫兹接触现象)但电脑算例不足。
现设置参数如下：
Anasys analysis definition
计算结果
可见到赫兹接触的大致形貌