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文档

扭矩下的圆轴

概述

这个测试用例的目的是验证以下功能:

  • 转矩
  • 远程力量

将SimScale的模拟结果与文中给出的数值结果进行了比较(罗克).在(a)和(b)中使用的网格是在SIMSCALE平台上的参数化 - 四偏出工具创建的。(c)和(d)中使用的网均用盐粉局部产生。

将验证项目导入工作区

几何

CircularShaftUnderTorque-geometry
CircularShaftUnderTorque-geometry

轴的几何形状

轴的半径为r = 0.1 m,长度为l = 0.5 m。

分析类型和领域

工具类型: CalculiX / Code_Aster

分析类型:静态

网格和元素类型

情况下 网格类型 的节点数量 元素类型
(一) 线性四面体 12940 三维等参的
(B) 二次四面体 94919 三维等参的
(C) 线性六面体的 10325. 三维等参的
(D) 二次六面体的 40935 三维等参的
CircularShaftUnderTorque-mesh-a
CircularShaftUnderTorque-mesh-a

SimScale案例中使用的网格(A)

CircularShaftUnderTorque-mesh-c
CircularShaftUnderTorque-mesh-c

用于SimScale Case(C)的网格

仿真设置

材料:

  • 各向同性:E = 208 GPa, ν = 0.3, G = 80 GPa

约束:

  • A面固定

加载:

  • B面扭矩T为50000 N/m

参考解决方案

\ [{ref1}{方程}\ \开始标签
j = \ frac {1} {2} \ pi r ^ 4 = 1.57 \ cdot 10 ^ { - 4} m ^ 4
\ end {arearation} \] \ [\ begin {arequation} \ label {ref2}
\tau_{max} = \frac {T r} {J} = 31.847 N/mm^2
\ end {arearation} \] \ [\ begin {公式} \ label {ref3}
\theta = \frac {\tau_{max} l} {G r} = 1.9904 \cdot 10^{-4} rad
\结束{等式} \]

结果

重要的

  • 解析解假设在表面上有一个不变形的表面,受转矩bc的影响。这可以用Code_Aster中的选项“不可变形”在远程位移bc建模。
  • CalculiX没有这样的选项,因此实体中的应力(分配给扭矩bc)在CalculiX中是非物理的。因此,应力计算在a面边缘的一点。

用SimScale方法计算的最大剪应力τmax和捻角θ与由(罗克)

最大剪应力τmax在[MPa]中的比较
情况下 工具类型 (罗克) SimScale. 错误
(一) CalculiX 31.847 30.212 5.13%
(一) Code_Aster 31.847 30.212 5.13%
(B) CalculiX 31.847 31.842 0.02%
(B) Code_Aster 31.847 31.838 0.03%
(C) Code_Aster 31.847 32.066 -0.69%
(D) Code_Aster 31.847 31.879 -0.10%
[RAD]中扭曲θ角度的比较
情况下 工具类型 (罗克) SimScale. 错误
(一) CalculiX 0.0019904 0.001953 1.88%
(一) Code_Aster 0.0019904 0.001969 1.08%
(B) CalculiX 0.0019904 0.001969 1.08%
(B) Code_Aster 0.0019904 0.001989 0.07%
(C) Code_Aster 0.0019904 0.002004 -0.68%
(D) Code_Aster 0.0019904 0.00199 0.02%

参考

(罗克) 123.4(2011)“罗克的应力和应变公式,第八版”,W. C. Young, R. G. Budynas, A. M. Sadegh

最后更新:2019年1月29日

接下来是什么

的部分:可压缩流程:De Laval喷嘴

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