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基于SIMULIA的滚动轴承仿真解决方案
发布时间: 2020.07.15  点击:527 次
滚动轴承广泛应用在机械产品传动系统中。达索系统仿真品牌SIMULIA针对滚动轴承类型产品提供系统的仿真解决方案,对于产品研发过程提供相应的仿真支持手段。

一、滚动轴承的仿真目标
这里介绍的滚动类轴承包括:
滚珠轴承(ball bearings)
滚柱轴承(roller bearings) 
滚针轴承(needle bearings)
滚动轴承的结构大致分为:内外圈、保持架与不同数量的滚动体。


典型的滚动轴承仿真目标包括:
1、结构强度:需要考虑工作状态或者过载工况下的结构强度;
2、疲劳寿命:需要考虑承载工作状态工况下循环加载的产品疲劳耐久;
3、冲击与振动:需要考虑承受冲击/动态载荷;
4、磨损:轴承类产品的特殊需求。

二、针对滚动轴承的解决方案
1、基础流程-轴承的常规强度与疲劳耐久性评估
应用软件:Abaqus+fe-safe
模型中包括:
考虑装配工装载荷的情况,例如过盈配合或冷缩配合工艺的预制载荷
工作载荷在波动/循环加载的情况



主要分析结果包括:
· 结构应力分布以及高应力集中区域(hotspots)
· 内外圈滚道和滚子上的接触压力分布
· 疲劳寿命、安全系数


2、轴承模型的简化
常规的轴承三维模型,可以很好地分析模型受力、接触情况,但是建模成本、计算成本较高。

▲ 三维轴承模型

1)二维简化模型
应用软件:Abaqus
采用二维模型对轴承刚度和强度进行快速验证,通常在初始设计阶段用于探索和评估设计方案(可考虑结合ISIGHT进行DOE分析);二维模型中不能考虑承受弯曲或者剪切的分析工况。


2)一维简化模型
应用软件:Abaqus
一维模型包括弹簧(或阻尼器)来表示不同方向和位置的轴承刚度。

3、冲击与振动分析
主要评估保持架在冲击载荷或振动下的强度情况。
冲击分析是在时域下(瞬态、非线性)
振动分析是在频域下(稳态、线性)
应用软件:Abaqus

                                                                   ▲ 轴承冲击载荷模型
                                            
                                                                 ▲ 轴承保持架后处理提取结果

三、磨损分析

轴承结构的磨损分析,可以在Abaqus/Standard中使用自适应网格技术,以及用户子程序UMESHMOTION进行模拟。
应用软件:Abaqus+用户子程序

▲ 磨损模型网格与结果

四、密封性能分析
某些轴承的密封设计必须考虑避免润滑的泄漏和外来颗粒的进入,否则对于轴承的寿命有着极大的的影响。
应用软件:Abaqus


▲ 密封性能分析结果提取(接触压力与变形)

五、轴承结构的参数优化
应用软件:Abaqus+ Isight
对于轴承新结构在工作载荷作用下多种参数进行评估与优化,可以包括:
性能指标(扭矩,寿命,刚度等)的调优
成本(结构尺寸,重量等)的优化
并对可靠性和稳定性进行评估


关于澳门威尼斯人官网江达
澳门威尼斯人官网江达是达索系统全球知名的合作伙伴,专注于PLM领域的信息化咨询和实施服务,具有百余人的专家顾问实施团队和二十余年的项目经验。具备汽车与轨道交通、建筑与能源(BIM)、工业装备、航空航天、船舶、高科技电子等多个行业的应用案例和最佳实践。



供稿来源:技术部

关键词:SIMULIA、滚动轴承、仿真、解决方案、工业装备、达索系统

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