接头 - 轴承

轴承接头可以模拟轴和外壳之间通过轴承产生的交互作用。要定义轴承接头，您必须为轴和外壳的几何体建模。

您可以定义轴上分割圆柱面与外壳上圆柱面或球面之间的轴承接头。

连接到轴承接头的轴和外壳的曲面可能相对彼此变形。轴和外壳曲面之间的相对变形水平取决于用户定义的接头刚度。

类型

轴承  
对于轴：圆柱面 选择一个完整圆柱面或多个小角度（总计 360o）同心圆柱面。
此选择对应于轴承上的轴部分。
创建分割线以确保仅在正确的轴面上定义轴承接头。如果您选择轴的整个面，则会使模型刚度过大。
对于外壳：圆柱面或圆形壳体边线 选择圆柱面、球面或圆形壳体边线（如果外壳使用壳体建模）。此选择对应于轴承上的外壳部分。
     

连接类型

分布 以分布类型建模的轴承接头将双节点通用元素的参考节点连接到轴和外壳曲面的一组耦合节点。第一个参考节点（轴承上实体轴截面的质心处）连接到轴的外部曲面。第二个参考节点（轴承上外壳截面的中心处）连接到外壳内部面。通用元素连接这两个参考节点，如下图所示。

分布式耦合将耦合节点的运动约束为参考节点的平移和旋转。分布式耦合允许选定几何体（轴或外壳）的耦合节点相对于彼此移动。
刚性
以刚性类型建模的轴承接头具有与分布类型接头类似的公式。刚性公式的唯一区别是，各个双节点刚性元素将参考节点连接到轴和外壳曲面的耦合节点，如下图所示。

选定几何体（轴或外壳）上的耦合节点不会相对于彼此移动。
弹簧
以弹簧类型建模的轴承接头通过轴和外壳曲面节点之间径向分布的弹簧元素表示，如下图所示。

这些局部弹簧为轴的偏轴旋转提供阻力。

接头刚度

此部分涉及通用元素的两个参考节点之间应用的刚度，也涉及应用于弹簧类型的各个弹簧的刚度。

双节点通用元素的每个参考节点都有六个自由度。您可以在此部分设置轴承接头的横向、轴向、扭转（可选）和倾斜刚度（可选）值。

单位 指定所需的单位制。
  刚性（无限刚度）

分布和刚性连接类型

将非常高的刚度值应用到通用元素的参考节点。

弹簧连接类型

为轴和外壳的所选面之间径向分布的各个弹簧应用非常高的刚度。

轴的所选面不能横向或轴向平移。
  灵活

分布和刚性连接类型

向通用元素的参考节点指定有限的轴向和横向刚度。根据定义的刚度，轴的所选面可以横向或轴向平移。

弹簧连接类型

为轴和外壳的所选圆柱面之间径向分布的弹簧指定刚度。

您可以为具有分布或刚性类型的接头定义横向和轴向的总刚度，为具有弹簧类型的接头定义径向分布刚度（每单位面积）和轴向分布刚度（每单位面积）。

横向

应用轴的横向刚度 k，它可阻止沿应用载荷的方向发生位移。

对于弹簧连接类型，阻止轴圆柱面横向位移（沿施加载荷的方向）的总刚度 K 与单位面积径向刚度相关，如以下方程式所示：

K（总横向）= 0.5 * k（径向/单位面积） * 面积

面积 = 直径 * 高度 * Pi

轴

应用轴向刚度 k（轴向），它可阻止轴向位移。
倾斜刚度 倾斜刚度可用于分布和刚性连接类型。

将倾斜刚度应用到通用双节点元素的参考节点，以抵抗轴弯曲。

要重新创建允许自我对齐选项（2024 之前的版本中可用），请将倾斜刚度设置为零。
  稳定杆旋转 选择此选项将防止可能导致数值奇异性的轴旋转不稳定（由扭转导致）。您可以接受默认的自动选项，或应用用户定义的扭转刚度。

自动选项将为轴的圆柱面应用最小扭转刚度来对抗圆周扭力。

这可以防止轴绕其轴自由旋转和消除不稳定性。

符号设置

  编辑颜色(Edit Color) 选择符号的颜色。
符号大小 设定符号的大小。
  显示预览 在图形区域中切换接头符号的显示。

注释

  • 适用于静态、频率、线性动态和屈曲算例。不能用于复合壳体。
  • 使用 分割线 工具可以为轴承上的轴定义圆柱面。 例如，使用 分割线 工具创建以下高亮显示的面以应用一个轴承接头。

  • 要定义实体轴曲面与圆形壳体边缘外壳之间的轴承接头，请将连接类型设置为刚性，如下例所示。

  • 何时使用轴承接头 轴承夹具假定轴的支撑零件比轴的刚度高很多，因此可看成是固定到地面。当此假定不成立时，并且支撑零件的灵活性必须包括在内，您不应使用轴承接头公式模拟连接。您不仅需要建模杆也需建模外壳。

    在以下所示图例中，轴承接头在杆的圆柱面和外壳的球面之间定义。