一个载荷施加均力问题
今天,我们讨论一个如下的现场问题,红色部分为一个加力结构,从顶部的支点往下加压,希望黑色的被加压件受到均匀的压力。 建立如下的三维模型,压块和被压件的截面均为180×160mm2,注意两者是独立的实体,因为对于该问题的模拟需要设置两者接触。 将加压件和被压件之间设置接触约束,类型为摩擦接触,摩擦系数为0.2,该设置更符合实际情况。 建立如下边界条件,被压件底部固定,加压件顶部作用向下的力500N。 我们考察三个因素对加压均匀性的影响,分别为加压柱的直径、加压块的厚度以及加压块的弹性模量。 加压块厚度20mm,加压柱Φ20mm、Φ40mm和Φ80mm三种直径下的接触面接触状态、接触压力分布分别如下图,可以看出加压柱直径越大,越有利于压力均匀,这很好理解。由于加压块承受局部载荷,造成形变不一致(弯曲),因此接触面上会发生不一致的法向位移,故压力也不一样。 加压柱直径Φ20mm,加压块20mm、40mm和80mm三种厚度下的接触面接触状态、接触压力分布分别如下图,可以看出加压块越厚,越有利于压力均匀。加压块厚度越大,其抗弯曲变形能力越强,越能将局部的力分散在各个位置,越有利于压力均匀。 加压块厚度20mm,加压柱Φ20mm,加压块弹性模量2e11Pa、2e15Pa和2e20Pa,接触面接触状态、接触压力分布分别如下图,可以看出弹性模量越大,越有利于压力均匀。弹性模量越大,加压块抗弯曲变形能力越强,当加压块趋近于刚体时,压力就趋近于均匀。当然,弹性模量具体的值不符合实际情况,旨在说明问题。 著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2022-12-12
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