Особенности упрощенного конечно-элементного моделирования подшипниковых опор

Аннотация

Рассмотрены вопросы упрощенного моделирования подшипников качения при проведении прочностных расчетов методом конечных элементов в линейной постановке. Представленные подходы к моделированию подшипниковых опор справедливы как при проведении статических, так и при проведении динамических расчетов, но с учетом основных режимов работы конструкций, содержащих подшипники, главный акцент в работе сделан на динамические расчеты.

В качестве программного обеспечения для проведения конечно-элементного анализа использовался Ansys Mechanical. Во введении приведено общее разъяснение необходимости упрощенного моделирования подшипниковых опор при проведении численного анализа. В основной части предложен способ упрощенного представления механической системы в виде дискретной динамической модели, необходимой при проведении динамических расчетов.

Дается понятие о линеаризованной жесткости подшипника, причинах необходимости линеаризации, приводится возможный вариант условия линеаризации исходя из принципа верификации расчетной модели. Одновременно с этим в статье рассмотрены особенности конечно-элементного моделирования подшипников с использованием линейного упругого конечного элемента COMBIN14, в частности подход к моделированию подшипников при проведении расчета по определению динамических характеристик системы и прочностном расчете. Приведены способы оценки напряженно-деформированного состояния как конструкций в целом, так и самих шарикоподшипников по результатам моделирования. Отдельное внимание уделено особенностям расчета конструкций с подшипниками, установленными с предварительным натягом.

Представленная статья основана на опыте авторов в проведении соответствующих расчетов конструкций с шарикоподшипниковыми опорами и может быть полезна студентам вузов, а также молодым специалистам, не имеющим опыта в подобном моделировании.