000销轴连接几种有限元模型比较.pdfVIP

机械工程师 !#$% 销 轴 连 接 的几 种 有 限元 模 型 比较 ! ! ! 吴雪梅 ， 赵伟民 ， 李瑰贤 ， 郭 峰 （哈尔滨工业大学 机电学院黑龙江 哈尔滨 大庆石油学院 机电系，黑龙江 大庆 ） !# $ !%!’ # !())!! 摘 要：为提高有限元分析的精度，整体有限元模型的建立变得更为重要。建立整体有限元模型关键在于对零 件连接点的处理。销轴连接在工程机械中有广泛的应用，针对销轴连接建立了几种有限元模型并进行 了比较。 关键词：销轴连接’ 有限元 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： （ ） *+ !#,’ -.!)!#( / !0))) + !0(10 ! 目前国内外常采用的几种有限元方法 三种新方法 !! 刚域法 #! 整圆法 刚域是在销轴孔内建立一个圆形的刚域，是一种 利用整圆法的有限元模型比较容易建立。但要注 比较简单的处理方法。销轴中心节点与销轴孔内侧的 意的是销轴孔中心要设有主节点以便与其他零件连 节点形成一个刚域，即在有限元计算中这个区域不会 接。实际上，销轴与轴孔之间只有一半面积相接触，在 产生变形。这样，销轴孔中间的节点就可以与其他零件 不考虑摩擦的情况下只传递径向载荷。所以，这种方法 连接，建立起一种销轴连接的有限元模型。这种方法建 的缺点是将载荷分布到了整个销轴孔的内侧，这样在 立在假设销轴孔在受力后始终不变形的基础之上的， 局部会引起较大误差。 所以它适用于销轴和销轴孔内侧硬度均较大的结构， ## 半圆法 如经过热处理的销轴与孔。 半圆法克服了整圆法的缺点，这种方法只将主节 !# 23) 法 点作用力方向上的半个圆面划分成有限元网格，并加 !#$# 和!#%! 均采用了这种有限元方法， 强了销轴孔内侧单元的周向抗拉刚度。在不考虑摩擦 只不过!#$# 以命令的形式实现，而!#%! 以单 的情况下销轴与销轴孔之间在周向上是可以滑动的， 元的形式实现。它与刚域不同之处在于：这种方法形成 所以这种模型也会产生一定的误差。另外，在很多情况 的有限元模型中，轴孔节点（主节点）与销轴孔内侧的 下无法事先确定主节点的载荷方向，所以半圆的位置 所有节点没有任何自由度的耦合，而只是将载荷由主 就无法确定。 节点分布到销轴孔内侧的节点上。这种方法不但实现 #$ 界面元法 了载荷的传递，又避免了自由度的耦合。所以它适用于 界面元法克服了半圆法的缺点。在主节点和销轴 孔与轴刚度较小的结构中。 孔内侧节点之间生成界面单元，这种界面单元是一种 !$ 接触法 只承受压力的杆单元。这样就避免了对销轴孔内侧周 接触法是迄今最真实的有限元仿真方法，它是在 向抗拉刚度额外增加而带来的误差。同时，在分析前不 销轴与销轴孔之间建立接触单元来实现的。这种方法 用考虑主节点的受力方向。 的精度较高，但是实现起来比较困难。在前处理中创建 # 具体实例分析结果比较 接触元的工作量比较大；由于接触一般是非线性问题