离心载荷对轴类部件过盈配合的影响研究

基于平面应力假设,考虑初始过盈量的影响,将轴类过盈配合部件简化成含初始过盈量的旋转圆盘,推导轴类过盈配合部件在离心力载荷下的过盈量减小量的公式。以高速列车实物轮轴为研究对象,采用理论数值方法及有限元软件仿真分析,得到轮轴等效模型在不同旋转角速度下的接触压应力及过盈量的变化特征。研究结果表明：基于MATLAB数值模拟和ANSYS有限元仿真得到的接触压力及径向位移随旋转角速度变化的数值变化规律基本一致,验证了含初始过盈量的轴类部件过盈量减小量公式推导的准确性。过盈配合轮轴结构间的过盈量和接触压应力随旋转角速度不断增大而呈现非线性减小的特征,轮轴间的配合状态逐渐由过盈状态转变为间隙配合状态,旋转角速度临界值约为960 rad/s。由于有限元仿真软件通过施加径向位移差的方式施加过盈量,在接触状态由过盈状态转变为间隙状态之前,轮轴接触主从面一直处于零间隙状态。     

基于有限元的机车轮轴过盈量设计

机车轮轴利用过盈装配来传递载荷,过盈量的大小影响组装应力。利用ANSYS软件建模,并对该结构进行非线性有限元分析,得到轮轴结构和热—结构应力场图。通过机车轮轴装配应力计算,给出了轮轴合理的过盈量.     

装配对角接触球轴承接触特性影响分析

为了探索角接触球轴承装配过盈和轴向预紧对接触特性的影响及规律,基于赫兹接触理论及假设条件建立球轴承接触角、接触尺寸和接触应力的理论计算模型,以7206C型角接触球为对象构建有限元装配接触模型,确定配合过盈量和预紧量的加载及约束方案。通过有限元解析和理论计算获得装配体中角接触球轴承的接触区域形状、接触应力和接触角数值。结果表明:配合过盈使接触区域成圆形分布,且接触应力低、接触角略小于初值;轴向预紧使接触区扩大成扁长椭圆状且接触应力较高、接触角明显大于初值;综合装配预紧使接触形状、接触应力和接触角趋于稳定,轴承支承刚度提高。     

基于有限元模型的圆锥面过盈联接接触应力与动态性能分析

圆锥面过盈联接是工程中应用的一种紧固联接方式.通过建立圆锥面过盈联接的有限元分析模型,分别计算并分析了不同过盈量、摩擦因数、结合长度影响下圆锥面过盈联接的应力情况和动态性能,并与等中径圆柱面相同过盈联接进行了比较,得到了不同过盈接触状况和结合长度对结构联接应力与联接动态性能的定量影响,指出圆锥面与圆柱面过盈联接,其过盈量大小对联接局部接触应力的影响明显,而对系统动态性能的影响差异不大.     

基于Abaqus摆臂与轴套过盈装配有限元分析

对过盈装配下摆臂与轴套间的松动脱出问题,借助有限元计算软件Abaqus分析了过盈量以及锥度对摆臂与轴套接触区域过盈状态的影响.结果表明:轴套与摆臂过盈装配,在弹性范围内随着过盈量的增加,径向接触压力增大,摩擦力增大;材料进入塑性后,随着过盈量的增加,材料的塑性应变区域不断扩大,而接触面间的接触压力基本保持不变,摩擦力保持不变.在塑性范围内,锥度对轴套和摆臂过盈脱出影响并不明显,主要原因是,锥度引起局部的过盈量增加,导致塑性应变区域扩大,而并未引起接触压力的增大,摩擦力也保持不变.     

行星轮-轴承过盈配合部位疲劳寿命及其影响因素分析

以行星齿轮传动系统为研究对象,借助ANSYS软件进行接触有限元分析,得到行星轮不同轮毂厚度、行星轮与轴承外圈不同过盈量时行星轮配合面的位移与应力分布;采用LMS Virtual.lab软件对行星齿轮传动系统进行多体动力学分析,得到用于疲劳计算的荷载谱;结合修正S-N曲线,运用FE-SAFE软件分析了轮毂厚度、过盈量及表面粗糙度对行星轮过盈配合部位疲劳寿命的影响规律.结果表明:随着过盈量增大、轮毂厚度减小以及表面粗糙度增大,行星轮过盈配合部位疲劳寿命均随之减小.     

组合扁挤压筒预应力计算的有限元混合法

组合扁挤压筒强度分析和优化设计中的关键是合理地确定预应力场,本文利用有限元混合法,处理组合扁挤压筒过盈配合接触问题,成功地解决了组合扁挤压筒预应力场的分析和计算。计算结果表明,过盈配合面上的接触力不是均匀分布的;有限元混合法是一种解决扁挤压筒和异形内孔组合凹模预应力场计算的有效方法。     

基于ANSYS Workbench对圆柱面过盈配合接触应力的研究

利用有限元分析软件ANSYS Workbench,模拟空心轴与包容件的过盈配合过程,通过改变单一因素的实验方法,分析圆柱面过盈配合中接触应力分布情况和各个因素的关系.本文分析了过盈量、包容件外径、接触宽度、轴向拉力和压力的影响因素.对实验结果进行分析得出如下结论:轴和包容件的接触区域的最高等效应力区,受到边缘效应的影响,最高应力集中区出现在端部边缘处.包容件在靠近边缘的中间部位出现低应力区域.空心轴表面的应力值呈现出从一端到另端逐渐增加的现象.     

二次规划法求解轴对称组合模具接触强度

为计算轴对称组合模具的接触强度,本文以轴对称有限元为结构分析方法,用基于最优化理想的二次规划法求解接触反力。据此编制了计算程序,以钢球成形模为算例,对其进行了接触强度分析,得到了不同过盈配合下的应力分布,本方法对具有过盈配合的组合模具的设计与改进具有重要参考价值。     

导热管与电机转子过盈联接有限元分析及优化

将导热管安装于电机转子中对转子进行散热,可提高电机的输出效率,而导热管与转子内孔的紧密接触是导热散热的关键因素.通过建立导热管与转子过盈联接的有限元模型,分析过盈量、摩擦因数以及配合长度对导热管与电机转子过盈联接静态和动态性能的影响.结果表明,过盈量和配合长度对结构的静态和动态力学性能影响较大.在有限元分析的基础上,对导热管与电机转子过盈联接最大法向接触应力进行多目标优化,得出导热管与转子最大法向接触应力最小的接触状态,以提高导热管与转子配合的可靠性以及转子轴的寿命.     

轴对称组合模具的接触强度分析

为解决轴列称组合模具的接触强度分析,本文根据接触状态下的有限元基本方程以及通过对接触条件的分析得到的仅与接触点有关的定解方程编制了轴对称组合模具有限元分析程序.以钢球成形模为算例,对其进行了接触强度分析,得到了不同过盈尺寸的应力分布,同时给出更为合理的过盈尺寸.     

斜交轮胎静态接地工况的有限元分析

建立了斜交轮胎(9.00-20 16PR)静态接地三维非线性有限元模型,分析了轮胎静接地状态下接触应力分布、接触印痕以及充气压力、下沉量对轮胎接地状态的影响,并给出了垂直载荷与下沉量以及最大接触应力与充气压力、下沉量的关系曲线.     

高过载精密滚珠丝杠副弹塑性接触变形研究

根据短时高过载精密滚珠丝杠副的载荷和工作特点,将赫兹点接触理论和弹塑性变形理论相结合,探讨了高承载工况下单螺母滚珠丝杠副弹塑性接触变形的理论计算方法,并基于ABAQUS软件建立了考虑各圈滚珠受力不均情况的丝杠副多滚珠非线性接触有限元分析模型,对丝杆副的接触应力和弹塑性接触变形情况进行了理论计算和有限元分析。结果表明,丝杆副的塑性变形量远小于弹性变形量。丝杠的弹塑性接触变形的有限元分析较好地印证了理论计算结果。     

椭圆管道与连接器过盈装配应力有限元分析

基于组合厚壁圆筒理论和管道与连接器过盈装配有限元计算,分析了海底椭圆管道与机械连接器水下过盈装配的应力问题。采用数值模拟的方法分析过盈装配过程中的产生的极值有效应力并引入椭圆度应力系数大小衡量应力集中效应强弱。结果表明,管道接触应力与等效过盈量密切相关,而椭圆度影响过盈面接触应力分布的均匀性。椭圆度应力系数越大,管道应力集中效应越明显,承载的应力越大。随着椭圆度增大,通过适当增加等效过盈量的办法,即可增大过盈装配应力的承载能力。     

三维非线性有限元法在子午胎分析中的应用

以205/55ZR16轿车子午胎为例,利用Msc.Marc软件对子午胎进行了三维非线性有限元分析,分析中考虑了轮胎的材料特性、结构特点、胎圈部与轮辋的摩擦接触以及轮胎与地面的摩擦接触等,比较了轮胎的外缘尺寸、负荷-下沉量曲线以及轮胎接地印痕大小、接地压力分布等,有限元计算结果与实测结果相当吻合.文中还进一步对轮胎的带束层和胎圈部位的受力进行了分析,发现应力的分布情况与实际基本一致.     

唇形密封圈润滑性能的数值模拟

在同时考虑密封压力,密封唇口和轴表面微观形貌、密封唇口过盈量、密封唇的弹性变形等因素的基础上提出了一种对唇形密封圈润滑面进行流体动压润滑性能计算的数值模拟方法。该方法可以有效地对不同密封压力下具有不同初始过盈量的唇形密封圈的润滑性能进行模拟计算,与现有的模拟计算方法相比更为合理。将所建立的模拟计算方法应用于江苏容天乐公司生产的WR型汽车水泵轴承密封圈的研究,数值计算了轴承工作时密封区域内两粗糙表面间的最大油膜压力、平均油膜压力、最小油膜厚度、平均油膜厚度,密封唇表面摩擦力等参数,得到了不同密封压力下初始唇口过盈量变化对密封面润滑性能影响的规律曲线,并对其进行了分析。     

圆锥管螺纹过盈联接螺纹牙应力和变形计算方法

以圆锥管螺纹为研究对象,在弹性力学的基础上,结合组合厚壁圆筒理论,对圆锥管螺纹齿面过盈配合进行了理论分析,建立了一种新的解析模型,得到了圆锥管螺纹接触齿面上的径向接触应力和变形公式。并以API-P110SΦ88.9 mm圆锥套管螺纹为例,对螺纹牙的径向变形和径向应力进行了实例计算和有限元分析,通过将解析计算结果与有限元计算结果进行比较分析,证明所建立的计算模型具有较好的准确性,为精确计算圆锥管螺纹过盈联接的应力、变形提供了一种新的方法。     

煤层气排采螺杆泵定转子接触有限元分析

为了得到煤层气排采中影响螺杆泵寿命的因素,为进一步优化设计参数提供依据,利用有限元及实验方法对定转子接触状况进行了研究。通过建立螺杆泵定转子二维平面应变模型,以转子上圆心附近位置两点运动轨迹为对象,分别得到了不同转速及不同过盈量下的接触应力拟合方程及曲线,得到了在定子内腔不同接触位置处的剪应力及接触应力云图,并与实验分析结果进行比较。结果表明:定转子间过盈量越大,定转子接触磨损痕迹越深。剪应力分布的范围在直线中心处类似椭圆状,且椭圆长轴与直线约成45°夹角,过盈量越大,椭圆越大。剪应力最大的位置为点接触处,而该处粘着磨损较严重,接触应力最大位置为线接触处,与实验的形貌分析结果一致。     

梁柱螺栓连接中接触摩擦机理及有限元分析

研究了钢框架梁柱螺栓连接中的接触摩擦机理以及在节点非线性有限元计算中的应用.采用ANSYS有限元软件,在分析接触摩擦机理的基础上,研究了钢框架梁柱螺栓连接的接触摩擦理论,给出了接触对单元和刚度方程、接触算法和接触摩擦模型,试验结果验证了理论计算的合理性.通过一个算例说明了接触摩擦理论在螺栓连接中的应用.有限元方法是解决梁柱螺栓连接摩擦接触问题的一种有效方法;基于ANSYS软件,采用本方法可很好解决螺栓节点非线性有限元分析中的摩擦接触问题.     

车轮与桥面铺装层接触应力计算分析

根据接触问题非线性的特点,采用有限元计算与现场试验测试相结合的方法,进行了车轮与桥面非线性接触应力的计算,探讨了接触计算条件和接触求解过程.在此基础上计算了车轮与桥面铺装层表面接触时的接触应力,得到了接触应力的分布形状和大小的规律,以及车轮作用下的局部轮压力是一个非均匀分布模式的结论.根据计算结果提出了车轮与桥面铺装层局部接触应力的计算模式,为桥面铺装层结构的设计计算提供了依据.