弹托弹芯结构接触静力学分析
1、问题描述：弹托弹芯结构具有轴对称性，取总体的四分之一进行分析，几何模型如下图所示。
共有两种材料：外围弹托为金属铝材料结构，内部弹芯为金属钨材料结构，两种材料结构之间锯齿状啮合紧密。
图1计算模型剖面图 （单位：mm）
图2计算模型侧视图
2、材料参数：
只有两种材料：铝和钨。
表1材料参数取值
参 数 弹性模量E 泊松比 密 度 X向加速度 Y向加速度 Z向加速度
单 位 N/mm2 g/cm3 mm/s2 mm/s2 mm/s2
金属铝 1.03×107 0.33 2.7 0 0 0
金属钨 3.6×105 0.346 17.6 0 0 0
3、边界条件：
由于结构的轴对称性，因此在四分之一剖切面处施加法向位移约束，另外在金属铝结构外表面两处位置（如下图位移边界条件所示中“黄色”面）施加沿轴向的位移约束边界条件。
图3位移边界条件
金属钨结构沿轴向的顶面和底面，以及金属铝结构外表面、金属钨结构外表面的局部位置施加应力边界条件（如下图应力边界条件所示中“蓝色”面）。
图4应力边界条件
4、计算方案
设计了两种计算方案，施加不同的应力边界。
对照图4（本页）中应力边界条件的施加，两种方案如下表：
表2不同计算方案下的应力边界
边 界 应力边界1 应力边界2 应力边界3
单 位 N/ mm 2 N/ mm 2 N/ mm 2
方案1 362 800 600
方案2 362 200 362
注：“应力边界1”对应图4中的“蓝色”边界“1”；
“应力边界2”对应图4中的“绿色”边界“2”；
“应力边界3”对应图4中的“黄色”边界“3”；
应力边界以正值“+”为“压应力”，负值“-”为“拉应力”。
5、网格离散
采用四节点四面体单元剖分三维网格。
剖分结果：节点总数：18,379；
单元总数：87,318。
网格质量良好。
图5三维网格图
6、计算结果
位移：
在应力边界作用下，轴向最大位移为0.017 mm（如图6中的“红色”部位）。
图6沿轴向变形云纹图（单位：mm）
图7剖面变形前后对照图
应力
最大拉应力1552 MPa（如图8中的“红色”部位），最大压应力3110 MPa（如图9中的“蓝色”部位）。
图8第一主应力云纹图（单位：N/mm2）
图9第三主应力云纹图（单位：N/mm2）
图10剖面第三主应力云纹图（单位：N/mm2）
7、考虑部分接触计算
前述两方案中均假定弹托与弹芯之间锯齿状啮合紧密，无相对变形。
本计算认为弹托与弹芯之间部分啮合紧密，而部分则存在缝隙，如图11，共在11处布置了宽度为0.01 mm的缝隙。
图11缝隙分布图
计算位移结果：
在应力边界作用下，轴向最大位移为0.005 mm（如图12中的“蓝色”部位）。
图12 沿轴向变形云纹图（单位：mm）
计算应力结果：
最大拉应力681 MPa（如图13中的“红色”部位），最大压应力3202 MPa（如图14中的“蓝色”部位）。
图13第一主应力云纹图（单位：N/mm2）
图14第三主应力云纹图（单位：N/mm2）
图15剖面第三主应力云纹图（单位：N/mm2）
收藏慢慢研究学习！ 图4，应力边界条件怎么没看到？
不知道你用的材料是不是特殊材料。铝合金能承受这么大的拉应力吗？ 穿甲弹 感觉能看懂了点，根据颜色不同，受力不同，呈现的效果最大应力不同计算材质和物体的形状是否达到要求，LZ是不是这个意思。。 超静定配合，对精度的要求很高。只是楼主的结构，内芯不知道是怎么装进去的？ 刚好有个例子，看看对你有什么启发没有。
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