ABAQUS 软件在滚动轴承三维动态模拟中的应用Application of .PDF

ABAQUS软件在滚动轴承三维动态模拟中的应用 张 萌，王鹏林 （天津市同盟信息系统集成有限公司，天津 300191） 摘 要：基于有限元方法的滚动轴承三维动态模拟对于轴承的设计和改进有着重要的意义。利用 ABAQUS 软件强大的非线 性分析功能，建立了针对该问题的基本分析流程和方法。 关键词：滚动轴承；ABAQUS 软件；陶瓷材料；动态模拟 中图分类号：TP391.9 文献标识码：A Application of ABAQUS Software in Rolling Bearing Three-Dimensional Dynamics Simulation Analysis ZHANG MENG , WANG PengLin (TEAM Information System Integration Co.,Ltd., Tianjin 300191, China) Abstract: According to FEM (Finite Element Method), Three-Dimensional Dynamics Simulation Analysis of rolling bearing is important to design and improvement of bearings. Using strong function of ABAQUS non-linear analysis, the analysis method and process based on this problem is established. Key words: Rolling Bearing; ABAQUS Software; Ceramic material; Dynamics Simulation 0 引 言 滚动轴承作为重要的回转轴支撑元件在机械行业的应用十分广泛，相关的设计准则和规范已很完善。但近年 来，随着轴承材料、高转速、复杂工况等条件的变化，传统的设计准则有些已经无法满足当前轴承设计的需要。 借助三维动态有限元分析手段，可以引入滚动轴承工作时涉及到的点－面接触、摩擦生热、接触传热等复杂 的非线性因素，从一个新的角度更加全面地了解滚动轴承在运转过程中的动态特性，从而改进设计。本文通过算 例，给出具有工程实用意义的计算流程和方法。 1 计算模型 1.1 问题描述 选择具有典型意义的深沟球轴承作为研究对象，轴承代号为 6000，规格、参数根据 GB/T 276-94 标准确定，模拟软件采用 ABAQUS，几何建模在 ABAQUS 中的 CAD 模块中进行。轴承模型如图 1 所示。 图 1 计算用滚珠轴承的几何结构 其中，轴承内、外圈材料为 40Cr，滚珠材料为陶瓷，模拟过程中所有材料均按线弹性处理。 1.2 网格划分 考虑到解题规模和模拟精度的矛盾，整个模型采用六面体单元离散。为避免单元退化，在网格 划分中，使用了 ABAQUS 的所谓“分割法”，利用该法可以将复杂的几何体转化为多个简单的组成部分（简单的几 何体），通过对简单部分的网格划分，间接实现对整体模型的划分。轴承网格模型如图 2 所示。 图 2 计算用滚珠轴承的有限元网格模型 合理的网格应该是疏密适当的网格，划分前应认真规划，使之在较少的网格下，既可保证模拟精度，又能减 小解题规模。为此，模型网格在重要的接触表面（内圈外表面、外圈内表面、滚珠表面）划分的极为精细、规整， 单元边长横纵比接近 1:1，其形状均接近于正六面体，可以保证接触处的求解精度；轴承整体的网格较稀疏，但 单元形状规则，且边长最大横纵比(Aspect Ratio)均小于 1:2.5，也有足够的精度。规划