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[讨论] 销轴连接的几种有限元模型比较

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发表于 2017-5-11 05:20:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
了比较。
1目前国内外常采用的几种有限元方法刚域是在销轴孔内建立一个圆形的刚域,是一种比较简单的处理方法。销轴中心节点与销轴孔内侧的节点形成一个刚域,即在有限元计算中这个区域不会产生变形。这样,销轴孔中间的节点就可以与其他零件连接,建立起一种销轴连接的有限元模型。这种方法建立在假设销轴孔在受力后始终不变形的基础之上的,所以它适用于销轴和销轴孔内侧硬度均较大的结构,如经过热处理的销轴与孔。i.2BE3法ANSYS和NASTRAN均采用了这种有限元方法,只不过ANSYS以命令的形式实现,而NASTRAN以单元的形式实现。它与刚域不同之处在于:这种方法形成的有限元模型中,轴孔节点(主节点)与销轴孔内侧的所有节点没有任何自由度的耦合,而只是将载荷由主节点分布到销轴孔内侧的节点上。这种方法不但实现了载荷的传递,又避免了自由度的耦合。所以它适用于孔与轴刚度较小的结构中。!。接触法接触法是迄今最真实的有限元仿真方法,它是在销轴与销轴孔之间建立接触单元来实现的。这种方法的精度较高,但是实现起来比较困难。在前处理中创建接触元的工作量比较大;由于接触一般是非线性问题,所以求解时间较长,如果单元划分得不好还可能不收敛;而且不是所有的有限元软件都具备接触分析的能力。所以它适用于要求较高的动力学分析,如国内的一些汽车公司常采用此法进行车轴的动力分析。
2三种新方法2.1整圆法利用整圆法的有限元模型比较容易建立。但要注意的是销轴孔中心要设有主节点以便与其他零件连接。实际上,销轴与轴孔之间只有一半面积相接触,在不考虑摩擦的情况下只传递径向载荷。所以,这种方法的缺点是将载荷分布到了整个销轴孔的内侧,这样在局部会引起较大误差。
2.2半圆法半圆法克服了整圆法的缺点,这种方法只将主节点作用力方向上的半个圆面划分成有限元网格,并加强了销轴孔内侧单元的周向抗拉刚度。在不考虑摩擦的情况下销轴与销轴孔之间在周向上是可以滑动的,所以这种模型也会产生一定的误差。另外,在很多情况下无法事先确定主节点的载荷方向,所以半圆的位置就无法确定。
2.界面元法界面元法克服了半圆法的缺点。在主节点和销轴孔内侧节点之间生成界面单元,这种界面单元是一种只承受压力的杆单元。这样就避免了对销轴孔内侧周向抗拉刚度额外增加而带来的误差。同时,在分析前不用考虑主节点的受力方向。
3具体实例分析结果比较销轴连接中的参数如所示。
3.1理论结果一些工程机械结构的销轴连接中,耳环有相当大的刚度,耳环和销轴间有一定的间隙,根据这一特点可假定孔壁上载荷按正弦规律分布,计算公式为:A=Sh一耳环截面积。其中h为耳环截面高度,为耳环的厚度;R一耳环截面重心处的曲率半径;生在最外侧。而)-)截面的最大拉应力为318.558MPa,发生在最内侧。
3.2实际结果整圆法计算结果如所示,由节点等效应力云图可以看出,在销轴孔的局部产生了较大的误差。
半圆法计算结果如所示,半圆法分析结果中)-)界面的最大拉应力与理论值基本吻合。
界面元法计算结果如所示,这种方法分析的结果与理论值相比偏小。从可以看出,接触线上的载荷分布不是按照正弦分布的,所以它与理论解的假设不相符,导致结果的差异。
4结论本文在总结几种现有的销轴连接的有限元模型的基础上,又提出了三种新的有限元模型。其中半圆法与界面元法模型精度高、操作简单、计算量小,适合于任何情况,灵活使用可以解决很多实际问题。应用这些模圆
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发表于 2017-5-11 08:30:50 | 显示全部楼层
我只看看不说话。。。
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发表于 2017-6-10 23:45:56 | 显示全部楼层
很给力!
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发表于 2017-7-8 00:29:48 | 显示全部楼层
这一年啥事没干,光研究楼主的帖子了!
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发表于 2017-7-10 07:24:11 | 显示全部楼层
我就搞不明白了,看帖回帖能死人么,居然只有我这么认真的在回帖!
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发表于 2017-7-11 23:26:46 | 显示全部楼层
感谢我的机械网给我们提供的平台,谢谢楼主的资料,大家一起学习。
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发表于 7 天前 | 显示全部楼层
canming678祝我的机械网越办越好!
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发表于 7 天前 | 显示全部楼层
爬呀爬123谢谢losing提供的资料。
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