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滑塊式萬(wàn)向聯(lián)軸器叉頭強(qiáng)度分析

2020-07-06 10:52:15

滑塊式萬(wàn)向聯(lián)軸器叉頭強(qiáng)度分析

某熱軋帶鋼廠粗軋機(jī)組二輥粗軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)采用的滑塊式萬(wàn)向聯(lián)軸器曾多次發(fā)生叉頭斷裂事故,造成嚴(yán)重的損失,對(duì)滑塊式萬(wàn)向聯(lián)軸器叉頭的強(qiáng)度進(jìn)行深入分析。對(duì)叉頭整體分析的基礎(chǔ)上采用子模型技術(shù)對(duì)叉頭的應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行計(jì)算分析,準(zhǔn)卻獲得該區(qū)域的應(yīng)力分布,找出其危險(xiǎn)部位,確定其按疲勞強(qiáng)度能長(zhǎng)期承受的扭矩和按靜強(qiáng)度能承受的較大扭矩,為優(yōu)化粗軋機(jī)組各機(jī)架的負(fù)荷分配提供了依據(jù)。

在叉頭受載側(cè)過(guò)渡圓弧段中部及叉頭銼孔與過(guò)渡圓弧交接處尖角存在著應(yīng)力集中,考慮到單元總數(shù)限制及計(jì)算時(shí)間等因素,整體模型的網(wǎng)格劃分較疏,不能反映倒圓角等細(xì)節(jié)。為此處準(zhǔn)確的了解,采用子模型技術(shù),即只對(duì)應(yīng)力集中區(qū)域細(xì)化網(wǎng)格加以分析。子模型方法又稱切割邊界位移法,切割邊界就是子模型從整個(gè)較粗糙的模型分割開的邊界。即如果實(shí)際分布載荷被等效載荷代替以后,應(yīng)力和應(yīng)變只在載荷施加的位置附近有改變。這說(shuō)明只有在載荷集中位置才有應(yīng)力集中效應(yīng),如果子模型的位置遠(yuǎn)離應(yīng)力集中位置獷則子模型內(nèi)就可以較準(zhǔn)卻的結(jié)果。對(duì)于子模型切割邊界上的所有節(jié)點(diǎn),程序用原整體模型網(wǎng)格中相應(yīng)的單元確定自由度數(shù)值,然后這些數(shù)值用單元形狀功能插值到切割邊界上。整個(gè)模型切割邊界的計(jì)算位移值即為子模型的邊界條件,然后將原整體模型上所有其他載荷和邊界條件復(fù)制到子模型上。子模型除了能求得模型某部分的準(zhǔn)確解,還可以減小甚至取消有限元實(shí)體模型中所需的復(fù)雜的傳遞區(qū)域,并且能夠幫助用戶證明網(wǎng)格劃分是否足夠細(xì)。

運(yùn)用子模型技術(shù)使原整體模型不必包含圓角等局部細(xì)節(jié),從而節(jié)約計(jì)算時(shí)間,減少工作量。子模型包含了倒圓角等細(xì)節(jié),網(wǎng)格劃分較細(xì),計(jì)算精度。可借用和修改整體模型的幾何圖形來(lái)建立子模型,子模型的位置相對(duì)全局坐標(biāo)原點(diǎn)與原整體模型的相應(yīng)部分相同,而且使建模工作量減小,省時(shí)。用子模型計(jì)算后,若子模型的網(wǎng)格還不夠細(xì),可再創(chuàng)建另一網(wǎng)格的子模型,而把網(wǎng)格較疏的子模型作為原粗糙模型來(lái)用,這樣可節(jié)省讀取結(jié)果文件中相應(yīng)數(shù)據(jù)的時(shí)間,從而節(jié)省整個(gè)計(jì)算時(shí)間。


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