Utilisation des conditions limites thermiques dans SOLIDWORKS Simulation pour simuler une connexion à ajustement serré

Simulation d'une condition d'ajustement serré dansSOLIDWORKS SimulationL'analyse peut s'avérer très complexe en présence d'interférences importantes entre les composants en interface. Ce type d'analyse nécessite une étude non linéaire pour saisir les déformations importantes induites par l'emmanchement serré. Il existe une condition de contact sans pénétration qui peut être utilisée pour simuler les assemblages par emmanchement serré. Dans le logiciel, cette condition est appelée « condition d'ajustement par frettage ».

Article connexe >>Configuration de l'ensemble de contacts sans pénétration

Lors de l'exécution d'une analyse non linéaire ou d'une analyse statique linéaire avec l'option de déplacement important activée, le solveur résoudra la condition d'ajustement rétréci dès le premier pas de temps. Selon l'importance des interférences, il peut arriver que le solveur ne puisse pas faire le calcul correctement.

Dans ces cas, la condition d'ajustement serré doit être simulée par d'autres moyens. Une autre approche consiste à appliquer des conditions limites thermiques pour simuler la contraction et la dilatation des composants d'interface. Cet article abordera le flux de travail d'utilisation des conditions limites thermiques pour simuler avec succès une connexion à ajustement serré lorsque la condition limite d'ajustement rétréci n'est pas réussie.

Caractéristiques du modèle

Dans cet exemple, l'analyse porte sur un arbre rond de 2 pouces de diamètre, inséré dans un support percé d'un trou rond de 1,9 pouce. Le modèle et la charge étant symétriques au quart, un quart du modèle sera utilisé pour la configuration de l'analyse.

Analyse non linéaire avec ajustement par retrait, condition de contact sans pénétration

Deux montages ont été appliqués au modèle. Un montage de symétrie a été appliqué aux quatre surfaces créées par la coupe de symétrie. Ce montage limitait deux degrés de liberté. Pour limiter le troisième degré de liberté et interdire le mouvement du corps rigide, un montage de géométrie de référence a été appliqué à un seul sommet de chaque composant afin de limiter la translation axiale. Un plan a été utilisé comme entité de référence et la translation normale au plan a été fixée à zéro. Un contact sans pénétration et à ajustement serré a été établi entre les faces cylindriques des composants en interface.

L'analyse a échoué en raison d'une interférence importante entre les composants en interface. L'avertissement affiché dans la boîte de dialogue du solveur non linéaire était le suivant : Déformation plastique incrémentale trop importante ; Réinitialisation automatique. Le déplacement initial de chaque composant était trop grand et le solveur n'a pas pu respecter les contraintes d'équilibre.

Analyse non linéaire avec conditions aux limites thermiques

Dans cette configuration d'analyse, l'arbre a été déplacé axialement afin d'éviter tout contact initial entre les composants. Un dispositif de symétrie a été appliqué aux quatre surfaces créées par la coupe symétrique. Cet appareil a limité deux degrés de liberté pour chaque composant. Pour limiter le troisième degré de liberté du modèle de support, un dispositif de face plane a été appliqué à l'une de ses surfaces, limitant ainsi le mouvement dans la direction normale.

Une charge thermique a été appliquée au corps du support, le chauffant de 24 °C à 260 °C. Cette charge visait à élargir le trou pour qu'il soit plus grand que le diamètre de l'arbre. La température de référence à déformation nulle a été fixée à 24 °C. Cela a permis de vérifier l'absence de déplacements dus à la charge thermique à 24 °C. Le coefficient de dilatation thermique du matériau du support a été augmenté afin que le corps puisse se dilater plus facilement. Une courbe temporelle a été établie pour contrôler le chauffage et le refroidissement du composant du support.

Étant donné que le composant n'était pas limité dans sa dilatation thermique dans aucune direction, l'amplitude de la contrainte de von Mises après que le support ait été chauffé jusqu'à 500 °F était nulle.

Après avoir chauffé le support à 260 °C, l'arbre a été déplacé axialement pour être centré dans son trou. Pour ce faire, un autre dispositif de fixation à face plane a été appliqué sur l'une des surfaces de l'arbre. Ce dispositif a été maintenu immobile jusqu'à ce que le support atteigne 260 °C, puis mis en place grâce à une courbe de temps. La température du composant du support a ensuite été progressivement diminuée, induisant un contact entre le support et l'arbre, permettant ainsi l'assemblage par frettage.

Les captures d'écran suivantes montrent le déplacement radial et la contrainte de von Mises après que la charge thermique a été retirée du composant de support.

Développez vos compétences en simulation SOLIDWORKS

Réalisation d'une analyse des contraintes thermiques dans SOLIDWORKS Simulation

Contrainte thermique basée sur le temps dans SOLIDWORKS Simulation

Dépannage des recommandations relatives aux jeux de contacts sans pénétration dans SOLIDWORKS

Pression non uniforme par morceaux dans SOLIDWORKS Simulation