關於套筒連線機構的靜力數值模擬分析論文

　　靜力學是力學的一個分支，它主要研究物體在力的作用下處於平衡的規律，以及如何建立各種力系的平衡條件。平衡是物體機械運動的特殊形式，嚴格地說，物體相對於慣性參照系處於靜止或作勻速直線運動的狀態，即加速度為零的狀態都稱為平衡。對於一般工程問題，平衡狀態是以地球為參照系確定的。靜力學還研究力系的簡化和物體受力分析的基本方法。以下是小編今天為大家精心準備的：關於套筒連線機構的靜力數值模擬分析相關論文。內容僅供參考，歡迎閱讀!

　　關於套筒連線機構的靜力數值模擬分析全文如下：

　　有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應用於航空器的結構強度計算，由於其方便性、實用性和有效性而成為一種應用廣泛並且實用高效的數值分析方法。ANSYS軟體是有限元分析最常用的一種軟體，極強的分析功能覆蓋了幾乎所有的工程問題，在我國也得到了廣大使用者的承認和推崇。本文通過ANSYS軟體對套筒連線機構在載荷下的變形和應力進行了研究，並通過一種新的方法獲得了無法直接從雲圖中得到的套筒自身的相對彎曲變形的最大值，新方法對ANSYS分析後處理中的變形雲圖進行一定處理後匯入AutoCAD軟體中進行關鍵尺寸的測量，從而可以得到套筒的變形對套筒內部功率傳輸裝置的影響。

　　1、分析模型的建立與工作載荷條件

　　1.1套筒連線機構分析模型的建立

　　之前通過UG建模軟體已經對套筒連線機構進行了詳細的結構建模，而在ANSYS有限元數值模擬分析中，需要對模型進行適當簡化，保留模型的主要承載機構和零部件之間的連線特徵，去除細小的無關緊要的零部件和特徵，如小孔特徵和螺釘零件等，這樣有利於有限元網格的劃分和計算機資源的合理利用，並且不會影響主承載部件的分析精度。經過適當簡化之後，獲得的套筒連線機構簡化模型。套筒中間為通孔式結構，功率傳輸裝置通過套筒內的通孔，套筒對功率傳輸裝置進行防護，套筒端面2連線固定於工作時存在平移位移載荷的部件，套筒端面1連線固定到支撐機架上，支撐機架通過底部固定位置可靠固定。套筒由五段組成，彼此通過螺栓螺母連線在一起構成一整體套筒。套筒連線機構主要由套筒和支撐機架組成，將簡化後的模型通過介面從UG 中匯入ANSYS中，就可以進行數值模擬分析。

　　1.2套筒連線機構工作載荷條件

　　在工作時，套筒連線機構端面2由於受外界載荷的作用會產生一定量的形變，當套筒連線機構的變形使得套筒的相對彎曲變形過大時，會使功率傳輸裝置發生彎曲變形，從而影響到功率傳輸裝置的正常工作。需要說明的是，在套筒根部和支撐機架連線處在載荷作用下發生角度偏轉時，套筒內部的功率傳輸裝置會隨之旋轉相應的角度，就是說功率傳輸裝置相對套筒兩端面有自定心作用，也就是說功率傳輸裝置所在的直線始終會通過套筒兩端面的圓心。功率傳輸裝置與套筒通孔的最小直徑差距為0.52mm，因此對功率傳輸裝置影響最大的就是在載荷作用下套筒自身的彎曲變形程度，驗證套筒的彎曲變形能否引起功率傳輸裝置的彎曲變形，這也是最主要的分析考察目的。

　　套筒連線機構的設計承載要求是套筒端面2在承受最大橫向位移載荷***為1mm***的情況下，能保證功率傳輸裝置不發生彎曲變形，套筒連線機構的位移載荷形式可以看作是套筒端面受約束的橫向平移。

　　2、套筒連線機構的數值模擬分析

　　匯入ANSYSWorkbench中的模型，通過材料定義、接觸定義、網格劃分、邊界條件和載荷施加、有限元求解等一系列過程就可以完成對套筒連線機構的靜力學數值模擬分析，並通過對分析結果的討論和研究得出相關結論。

　　2.1材料與接觸定義

　　由於套筒與功率傳輸裝置之間的間隙很小，因此套筒和機架材料的選擇就比較苛刻，要選擇剛度和硬度較好的材料，其中套筒使用材料為不鏽鋼2Cr13，其餘承載機架使用材料為鈦合金TA2，在ANSYSWorkbench分析中分別給各個零部件賦予正確材料。

　　由於分析模型是裝配體，因此定義各個零部件之間的接觸關係至關重要，套筒連線機構簡化後的零部件之間的接觸基本為繫結接觸方式，ANSYSWorkbench軟體中全部接觸會自動設為繫結接觸方式，當然也可以根據實際接觸情況的不同進行修改和刪除操作，在這裡將套筒連線機構模型中的所有接觸均設為繫結接觸方式，這樣可以有效地等效產品實際裝配中採用的螺栓螺母等連線形式。

　　2.2網格劃分

　　統籌考慮計算機資源和分析精度要求，最後模型統一劃分為六面體網格，支撐機架和套筒的網格劃分。支撐機架和套筒的網格單元尺寸均為20mm，在零部件接觸處使用單元尺寸10mm，這樣大小的網格相對於模型大小和分析精度來說已經足夠。

　　2.3邊界條件與載荷施加

　　邊界條件為在支撐機架底面四個圓面固定處施加固支約束。

　　在套筒端面與天線體連線端施加位移載荷。載入方向為沿套筒端面橫向，大小為1mm，並與水平面方向平行。

　　2.4求解分析結果

　　在套筒端面施加1mm的橫向位移載荷條件下得到的機構整體和套筒變形可知，最大變形為1mm，最大變形位置在套筒端面和靠近套筒端面的位置。

　　在連線支撐套筒端部施加1mm

　　的橫向位移載荷條件下得到的機構整體和套筒等效應力可知，最大等效應力為14.575MPa，遠小於材料的屈服極限，可見整體結構和套筒均處在彈性變形階段。

　　3、套筒彎曲變形程度的測量

　　以上分別獲得了套筒連線機構在橫向載荷作用下的變形和應力雲圖，而最關注的套筒自身的相對彎曲變形的最大值卻無法從雲圖中直接獲得，由於套筒並非是均勻形狀，每一段套筒的形狀有所差別，因此套筒剛度不均勻，套筒的變形比較複雜，無法採用簡單均勻的懸臂樑進行等效，也無法利用材料力學中的相關懸臂樑變形計算公式直接計算得到。因此本文采取一種新方法，對套筒連線機構分析後處理中的變形雲圖進行變形程度放大處理後匯入AutoCAD軟體中進行關鍵尺寸的測量。

　　由於套筒自身的彎曲變形程度很小，因此在ANSYS後處理中將套筒的彎曲變形程度放大1100倍，並顯示套筒未承載變形前的位置狀態，然後將變形雲圖匯入AutoCAD中。在AutoCAD中分別繪製出套筒變形前、後的中心線，已經知道套筒端面中心變形為橫向平移1mm，通過CAD中尺寸測量可以得到套筒相對彎曲變形的最大值與端面橫向平移大小的比例關係，從而通過計算可以得到套筒彎曲變形後自身的相對彎曲變形的最大值為0.148mm，由於套筒的彎曲程度已經被放大了1100倍，因此採用此種測量方法的測量誤差較小，可以採信。

　　通過零部件尺寸公差計算得知套筒內孔內徑和功率傳輸裝置在直徑方向的最小間隙為0.52mm，由於功率傳輸裝置和套筒兩端面之間的自定心作用，因此在半徑方向的最小間隙為0.26mm，由上得知套筒自身的相對彎曲變形的最大值為0.148mm，可知套筒的彎曲變形沒有使功率傳輸裝置發生彎曲變形，不會影響功率傳輸裝置的正常工作，因此滿足之前設定的套筒連線機構的設計承載要求。

　　4、結論

　　本文以套筒連線機構為研究物件，將三維建模軟體UG、有限元分析軟體ANSYS和繪圖軟體AutoCAD有機結合起來，對套筒連線機構進行了靜力有限元數值模擬分析，通過UG三維建模、ANSYS有限元數值模擬分析、AutoCAD測量關鍵結果，完成了對套筒連線機構在位移載荷作用下相對彎曲變形對功率傳輸裝置影響情況的評估，驗證了套筒連線機構的承載可靠性。