接触问题的分析方法研究与工程应用

发布时间：2020-10-22 00:55

　　 本文主要以赫兹接触理论和有限元法为理论基础,对接触问题的分析方法和工程应用进行了分析和研究。 首先,运用了赫兹公式和有限元法对外形规则、接触状态简单的零件进行接触应力和接触变形计算。其次,重点分析了有限元法处理接触问题的一般过程,阐述了如何选择接触单元、建立有限元模型,如何划分网格、建立接触对,如何加载、求解。提出了分析过程中应注意的关键问题,如接触刚度的选择,收敛问题的解决等。最后,研究和比较了有限元建模的两种方法,利用CAD软件建模和利用CAE软件自带的建模功能建模。用ANSYS对飞机回转弹射机构进行有限元接触分析,计算了加载后机构各部的应力和塑性变形,结合经典摩擦理论,对机构卡死机理进行探讨,在找到机构卡死的根本原因的基础上提出改型建议。 通过赫兹公式和有限元法的计算比较,表明赫兹公式计算简便、结果精确,但适用范围受理零件的外形的制约;有限元法分析过程较为繁琐,但计算结果准确,且不受零件外形制约,适用范围广泛。通过对飞机回转弹射机构的有限元接触分析,找到了机构卡死的根本原因:一方面,过大应力使锥形筒体产生过大塑性变形;另一方面,接触面上产生了“冷焊”。对机构改形后,有效改善了应力的分布,机构投放的可靠性大大提高。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH117.1
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究接触问题的意义
        1.1.1 工程实际中的接触问题
    1.2 接触问题的经典分析方法
        1.2.1 弹性接触问题的一般假设
        1.2.2 接触条件
        1.2.3 有摩擦接触与无摩擦接触
    1.3 接触问题的数值分析方法及其发展现状
    1.4 本文的主要工作
第二章 赫兹公式及其应用
    2.1 引言
    2.2 赫兹接触公式
        2.2.1 接触应力
        2.2.2 两球体的接触应力
        2.2.3 轴线平行的两圆柱体的接触应力
    2.3 赫兹接触公式在工程实际中的运用
        2.3.1 滚动轴承滚子与滚道间的接触应力
        2.3.2 齿轮接触应力
    2.4 小结
第三章 接触问题的有限元分析
    3.1 引言
    3.2 接触分析中有限元法
        3.2.1 有限元接触分析
        3.2.2 接触问题的有限元工具（ANSYS）介绍
        3.2.3 ANSYS主要技术特点
    3.3 有限元法处理接触分析的一般过程
        3.3.1 ANSYS接触单元
        3.3.2 ANSYS面面接触分析方法
    3.4 赫兹接触算法与有限元接触算法的应用比较
        3.4.1 赫兹接触算法
        3.4.2 有限元接触计算
        3.4.3 单元类型对接触应力的影响
    3.5 小结
第四章 飞机回转弹射机构的塑性接触分析
    4.1 引言
    4.2 回转接头的CAD模型与机构工作原理
        4.2.1 运用CAD软件Pro/E建模
        4.2.2 运用ANSYS建模
        4.2.3 回转接头CAE模型的导入
        4.2.4 飞机回转弹射机构的工作原理
    4.4 回转接头有限元接触分析过程
        4.4.1 输入材料参数
        4.4.2 建立有限元模型并划分网格
        4.4.3 建立接触对
        4.4.4 施加载荷
        4.4.5 求解与分析
        4.4.6 结论
    4.5 小结
第五章 摩擦理论在有限元接触分析中的应用
    5.1 引言
    5.2 经典摩擦理论
    5.3 有限元接触分析中摩擦的引入
        5.3.1 回转机构卡死机理的分析
        5.3.2 改变锥形体与滚珠接触面形状对克服摩擦阻力的影响
        5.3.3 三种模型结构应力云图的对比
        5.3.4 三种模型分析计算结果比较
    5.4 小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 今后工作的展望
致谢
参考文献
研究成果

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本文编号：2850850