Определение напряжений при неполном контакте зубьев

[dimkasat 2]

Здравствуйте!

Решаю задачу определения изгибных и контактных напряжений в зубьях зубчатой передачи при неполном контакте зубьев в SolidWorks Simulations. Непоный контакт моделировал непараллельностью торцевых поверхностей колеса и шестерни. Сопряжение - угол между поверхностями, совпадение точки рабочей поверхности и грани зубьев пары. Т.е. контакт - точка. Сетка совместная построена ,интерференции нет. Нагрузка - момент на шестерни

Проблема: при попытке произвести расчет при любых малых нагрузках - решатель сообщает о больших и нереалистичных перемещениях и вырубается. Флажок "большие перемещения" - не помагает!

Как Вы думаете, в чем проблема? Подозреваю, что опроблема в бесконечно малой первоначальной площади поверхности контакта - это точка! Это наверное приводит к бесконечн обольшим напряжением и т.д. Алгоритм решения simulations не знаю, поэтому подтвердить догадку не могу...может кто подскажет.

Вариант - сопряч зубья по предварительно созданным малым поверхностям контакта (своего рода начальное пятно контакта) путем среза части профиля зуба, но не хотнлось бы....хочется, чтобы площадка считалась сама

Изменено 18 марта 2013 пользователем dimkasat

[soklakov 1 475]

Улетает модель скорее из-за некорректных закреплений. Сопряжения сопряжениями, но они только позиционирует детали в пространстве. А про закрепления Вы что-то ничего не сказали. Ну а когда зарепите, тогда уже начнется пляска с точечным контактом.

Не слабую задачку Вы выбрали для начала освоения CAE.

[dimkasat 2]

Зуб - цель закрепил у основы сектора (циллиндрическая поверхность) неподвижной геометрией, отсеченную боковые плоскости - тоже. Зуб источник - копия зуба цели: основание - неподвижный шарнир....Нагрузка - момент на грани зуба источника, в качестве направления - циллиндрическая поверхность основания

Я ранее контактной задачей в многослойных балках занимался, пробовал классические решенные точно задачи теории упругости считать (такие как контакт двух циллиндров, шар - поверхность и т.д.) Вроде выходило, т.к. теоретические предпосылки из теории упругости знал. И сейчас моя интуиция мне подсказывает, что правильней то с площадки начать, т.к.:

1. такая площадка точно существует, т.к. кривизна поверхностей неидеальна;

2. начальная форма и площадь контакта (в разумных пределах) не играет особого рояля

Но уж очень большое искушение получить пятно контакта автоматически!

Как Вы думаете, с точки может считать контакт? Может из-за 0-го ее размера усилия бесконечно большие и следоательно перемещения тоже?

[dimkasat 2]

Спасибо, soklakov, хоть дело было не совсем в креплениях, но Вы меня навели на новые мысли и рсчет пошел!!!

Дело было в том, что глобальный контакт не срабатывал автоматически...пришлось делать набор точка-поверхность, трение и в advanced выбрать node to surface

Только вот оба зуба пришлось фиксировать у основания, иначе опять большие перемещения...

[soklakov 1 475]

Только вот оба зуба пришлось фиксировать у основания, иначе опять большие перемещения...

А говорите, не совсем в креплениях))

Оба основания фиксировать не совсем корректно. Если на мягком нагружении разваливается, попробуйте жесткое (перемещением), оно постабильней обычно. А силу тогда вообще убирайте.

На счет формирования пятна контакта: задача Герца - классическая тестовая. Контакт может начинаться с точки, это не проблема. Проблема получить точное решение. Сетка дикая требуется, как правило. Solidworks тут не лучший инстурмент, но можно и им.

[ccc44 53]

…

Проблема получить точное решение. Сетка дикая требуется, как правило. Solidworks тут не лучший инстурмент, но можно и им.

Проблема обсуждалась с топикстартером <noindex>более года назад</noindex>.

[dimkasat 2]

А говорите, не совсем в креплениях))

Да уж...закреплять зубья не корректно. Вот использовал линейную динамику с fixed hinge с обоих сторон - сработало.

Видно, что помимо некорректного набора контактов ранее решение нестроилось именно вследствие больших перемещений. Динамический алгоритм увязывает изменение формы поверхности контакта и изменение направления контаткных сил что ли...

[ccc44 53]

…Динамический алгоритм увязывает изменение формы поверхности контакта и изменение направления контаткных сил что ли...

Я в этом сильно сомневаюсь. По-моему SW Simulation на это не способен в принципе. Динамический модуль при постоянной нагрузке должен давать результат идентичный статике. Скорее всего, по-разному заданы контакты компонентов.

[soklakov 1 475]

dimkasat , что такое линейная динамика в данном контексте?

[dimkasat 2]

dimkasat , что такое линейная динамика в данном контексте?

имею ввиду тип исследования, в котором нагрузка прикладывается поэтапно в течение промежутка времени, который я задаю. Каким то образом - пока мне не понятным - это позволило:

1. обойти проблему больших перемещений

2. закрепить зубья шарниром с осью перпендикулярно плоскости колеса (см. рис)

Динамический модуль при постоянной нагрузке должен давать результат идентичный статике. Скорее всего, по-разному заданы контакты компонентов.

Статика вообще не давала результатов - расчет глох вследствие нереалистично больших перемещений (при шарниром закреплении колес) и давал некий результат при обоих жестко закрепленных зубьях у основания (зуб - источник контактировал с зубом-целью деформируясь под нагрузкой, что есть не правильно в данной задаче...но то был лишь первый шаг...)

По-моему SW Simulation на это не способен в принципе.

хм..еще раз респект!!! Действительно - статический расчет не работал с no penetration. С bounded пошел!!! Однако динамический расчет дал максимальное давление на зуб на 45% больше...разбираюсь с этим вопросом.. Изменено 20 марта 2013 пользователем dimkasat

[Fedor 1 597]

Надо закрепить одно из колес моделируя сопротивление не холостого хода передачи, а к другому прикладывать нагрузку. У Вас тонкий обод и разрушение изгиба пойдет по нему скорее всего, а не как обычно. Но Ваши краевые условия не позволят увидеть это. Логичнее у одного колеса сделать тонкий податливый слой моделирующий подшипник для того, чтобы увидеть как пойдут напряжения. Рождение и смерть элементов полезный механизм для того, чтобы увидеть куда пойдет трещина...

Контактные напряжения все-таки лучше посмотреть на задаче Герца. Константин Басов рассказывал на конференции когда-то, что при моделировании контакта хорошее совпадение с аналитикой по Герцу. И добавьте еще зубъев, чтобы видеть эффекты при изгибе между ними. При таком моделировании как у Вас будут влиять краевые условия непонятно как...

[ccc44 53]

хм..еще раз респект!!! Действительно - статический расчет не работал с no penetration. С bounded пошел!!! Однако динамический расчет дал максимальное давление на зуб на 45% больше...разбираюсь с этим вопросом..

Какой Солид? Если не 13 - выложи файл.

[dimkasat 2]

Какой Солид? Если не 13 - выложи файл.

12-й portable с rutracker

[dimkasat 2]

Кстати, ни у кого не завалялся ISO 6336-2:2006 Calculation of load capacity of spur and helical gears -- Part 2: Calculation of surface durability (pitting)?

Если есть - скиньте!

[AlexeyAll 0]

в месте касания сетку надо иземльчить. 2D поставновка задачи для начала была бы неплохой проверкой.