基于GAP单元的滚动轴承应力分析.pdf

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1、第6期机械设计与制造2011年6月MachineryDesign&Manufacture43文章编号：1001—3997(2011)06—0043—03基于GAP单元的滚动轴承应力分析半杜静黄文李成武冯博常慧英(重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400030)(国电联合动力技术有限公司，北京100044)StressanalysisofrollingbearingbasedonGAPelementsDUJing，HUANGWen，LICheng—WU，FENGBo，CHANGHui—ying(TheStateKeyLaboratoryofMechanica

2、lTransmission，ChongqingUniversity，Chongqing400030，China)(StateGridUnitedPowerTechnologyCo．‘，Ltd，Beijing100044，China)【摘要】利用有限元分析软件MSC．Marc／Mentat对某一滚动轴承进行有限元分析，采用GAP单元代替滚动体模拟轴承内外圈间的接触，在某组载荷工况下，计算该简化模型的应力结果；在同组工况下，对比实体轴承模型与GAP单元简化模型的有限元分析结果，对比各自的最大应力值；同时用理论计算方法计算轴承在相同工况下的最大应力值，来验证有限元

3、结果的正确性。结果表明：GAP单元可以有效的模拟滚动轴承内外圈之间的接触，从而为滚动轴承建模及与轴承连接的组合件之间的建模提供了一种简便且有效的方法。关键词：MSC．Marc／Mentat；GAP单元；滚动轴承；有限元【Abstract】FiniteElementAnalysis(FEA)ofarollingbearingiscarriedout6usingtheFEAsoftwareMSC．Marc／Mentat．Firstly，thecontactbetweeninsideandoutsideofbearingsissimulatedbyadopting

4、GAPel-ementsinsteadofballbearing，andthestressresuhofthesimplifiedmodelunderoneloadisworkedout；thentheFEAresultsoftheoriginalbearingmodelarecomparedwiththeonesimplifedbyGAPelements，themaximumstressofeachotheraswelLAtthesanl~time，themaximumstressiscalculatedwiththeorymethodtoverityth

5、eaccuracyofthefiniteelementresults，whichresuhsindicate：itisfeasibletosimulatethecontactofinsideandoutsideofrollingbearingbyadoptingGAPelements．Thusasimpleandeffectivemethodispro—videdtosupportrollingbearingmodelingandmodelingofassemblingunitsforbearingconnectingKeywords：MSC．Marc／Me

6、ntat；GAPelement；Rollingbearing；Finiteelement中图分类号：TH16文献标识码：A1引言在建立模型的时候省略保持架，仅将内外圈和滚动体绘制出来。采用六面体八节点网格单元划分实体模型，单元大小为0．6滚动轴承是重要的机械基础件，广泛应用于机床、精密仪mm，滚动体与内外圈接触的地方网格加密，网格数量为100800器、船舶、航天等领域_1]。随着计算机技术的飞速发展，有限元仿真个，如图1所示。分析已广泛用于轴承分析中回。但传统的有限元分析方法一般均采用的是实体建模，这种方法需要的计算量大，并且在分析与轴承相连的组合件时效率低

7、，在有限元分析软件中如何采用某种等效的方法对轴承进行简化且不影响计算精度是在这里提出的。MSC．Marc／Mentat软件中的GAP单元，可以与Marc软件中支持的任意其他单元连接，进行力的传递13]。利用GAP单元代替滚动体连接内外圈，模拟滚珠与内外圈之间的接触，在给定的载荷下，用有限元分析方法得出内外圈应力结果，再用理论计算对有限元结果进行验证。图1滚动轴承实体有限元模型2滚动轴承的有限元建模2．1．2接触设置2．1实体滚动轴承有限元建模首先把内外圈及滚动体均定义为可变形体，将滚动体与内以某一深沟球轴承为例作为研究对象，轴承内外圈及滚动体外圈的接触方式设

8、定为touching，接触容差采用软件中默认值0，材