Контактное зацепление в Siemens FEMAP. Часть 1

  Основная цель данной серии статей, продемонстрировать особенности создания трехмерной КЭ-модели на основе существующей геометрической модели зубчатого зацепления. Рассмотреть задачи совместного создания сетки на нескольких телах, управления количеством создаваемых элементов и создания условий для контактной постановки последующего расчета, а также собственно и сам расчет с анализом результатов.

  Как всегда, симпатичный рисунок для начала (Рисунок 1). 

Рисунок 1. Импортированная модель зубчатого зацепления

    1. Подготовка и импорт геометрии для расчета. 

  Для начала работы по программе Siemens FEMAP (в данном случае версии 10.3) нужно сделать или в этом программному обеспечении, или в любом другом саму деталь для дальнейшего расчета. 

  Как и в большинстве случаев в данной задаче рассматриваться деталь создана в другой CAD-системе. Поскольку задача звучит "Численное моделирование контактного давления в зубчатом зацеплении", то и в качестве модели для расчета будет зубчатое зацепление

(Рисунок 2).

Рисунок 2. Модель зубчатых колес

  Для ускорения расчетов и уменьшения проблем с созданием конечных элементов нужно упростить геометрию. Данное зубчатое зацепление была упрощена до такой, как показано на рисунке 3. Также, кроме уменьшения модели за счет вырезания лишних зубцов, модель была уменьшена в 2 раза по ширине, по поверхности симметрии (Рисунок 4, 5).

Рисунок 3. Упрощенная модель зубчатого зацепления

Рисунок 4. Упрощенная модель зубчатого зацепления (вид сверху)

Рисунок 5. Упрощенная модель зубчатого зацепления, разрезанная пополам (вид сверху)

  Подготовить модель для расчета задача не простая. Во-первых нужно выбрать правильное положение, а для зубчатого зацепления в данном примере рассматривается положение в полюсе. Положение изображено на рисунках 6, 7 и 8.

Рисунок 6. Положение зубчатого зацепления в полюсе

Рисунок 7. Положение зубчатого зацепления в полюсе

Рисунок 8. Положение зубчатого зацепления в полюсе

  Также важным аспектом является зона исследования, в данном случае это линия контакта, поэтому, было разделено деталь зубчатого колеса на несколько тел. В зоне исследования тела меньшие, а все остальные намного большие, это можно наблюдать на рисунке 7 и 8. Сетку на исследуемой зоне нужно будет сгущать для улучшения результата анализа. 

  В завершение данного пункта рекомендую сохранять в формате Parasolid *. X_T и импортировать готовую модель в программу Siemens FEMAP (Рисунки 9, 10 и 11). Рекомендую проверять масштаб перед импортом "Geometry Scale Factor". Поскольку модель была создана в миллиметрах, а в CAE-систему нужно чтобы было в метрах, то "Geometry Scale Factor" указать нужно 0,001.

Рисунок 9. Импорт геометрии в Siemens FEMAP

Рисунок 10. Импорт геометрии в Siemens FEMAP с окном настроек

 параметров импорта

Рисунок 11. Импортируемая геометрия в Siemens FEMAP

  Что касается импорта, то все завершено. А что до разноцветных тел, то это для визуального улучшения восприятия различных частей геометрии. Продолжение следует...