吊杆关节轴刚度性能分析焊接设备
吊杆关节轴刚度性能分析
吊杆关节轴刚度性能分析 2011年12月04日 来源: 摘要:本文用非线性有限元软件ABAQUS计算了吊杆关节轴在不同工况下的载荷—位移关系曲线,为该元件的设计优化选择和工程应用提供了模拟仿真和数据支持。1、给定条件 橡胶材料硬度为57°sha(肖氏),天然橡胶。单向拉伸压缩应力—应变曲线如图1所示。要求用ABAQUS分析元件的压缩刚度及挠度曲线、平均扭转刚度和平均扭摆刚度。这是首先要考虑橡胶与外钢圈过盈接触1.9mm后再加载的问题。2、计算建模利用ABAQUS建模,构造吊杆关节轴如图2所示。
图2ABAQUS计算模型的建立
3、橡胶本构关系ABAQUS 6.1中提供了十六种橡胶材料本构模型,可以根据真实试验数据在ABAQUS/CAE中分别自动计算拟合,用户可根据需求从中选择数据吻合较好的本构模型进行计算。本题计算中采用了二阶Polynomial模型,根据图1中的数据拟合得C10=0.1699,C20=0.01197,C01=0.3629,C11=0.06863,C02=-0.04918。由于关于橡胶体积变形的试验数据厂家没有给出,计算中选取D1=0.015(为便于比较,亦给出D1=0.026时对应的挠度曲线)。4、算例结果讨论4.1、压缩刚度及挠度曲线计算压缩刚度和挠度曲线时,外套尺寸与连杆相同的钢筒,集中力加于钢筒外壁。关节轴采用类似于简支边界条件。曲线中挠度为吊杆关节轴外壁在加载点对侧的位移值。计算中橡胶与钢材之间的摩擦系数选为f =0.05。滑移选用有限滑移。采用了二阶Polynomial模型,橡胶材料参数为C10=0.1699,C20=0.01197,C01=0.3629,C11=0.06863,C02=-0.04918。与体积变形相关的D采取D1=0.015, D2=0.0。(为便于比较,亦给出D1=0.026,D2=0.0时对应的挠度曲线),由图中可见D数值对计算结果的影响很大。计算采用两个step, 第一个step计算过盈配合,第二个step计算压力载荷。图3是压缩时对应的挠度曲线,图中给出了两个不同的D值对应的曲线,对于D1=0.026,D2=0.0情况,平均压缩刚度约为114.2KN/mm。径向载荷20KN、130KN、233KN时的分别对应的挠度为0.152mm、1.064mm、2.040mm。
图3 压缩挠度曲线
4.2、平均扭转刚度约束条件为将钢筒外壁固定,载荷P分成两部分对称的施加于关节轴上,在关节轴的最外端面上四个角点处施加位移边界条件,此位移边界满足绕轴线扭转3度的条件。由角点处反力求扭矩。计算中橡胶与钢材之间的摩擦系数选为f =0.05。滑移选用有限滑移。采用了二阶Polynomial模型,橡胶材料参数为C10=0.1699,C20=0.01197,C01=0.3629,C11=0.06863,C02=-0.04918。与体积变形相关的D采取D1=0.015, D2=0.001。计算共有三个step, 第一个step计算过盈配合,第二个step计算压力载荷,第三个step计算扭转载荷。
图4计算扭转的约束条件
图5 为扭转角对应于扭矩的曲线,平均扭转刚度约为438.6KN·m/度。
图5吊杆关节轴的扭转刚度特性
4.3、平均扭摆刚度约束条件为将钢筒外壁固定,载荷P分成两部分对称的施加于关节轴上,在关节轴的最外端面上两条棱线上施加位移边界条件,此位移边界满足Δ/140=sin3o的条件。由棱线的反力之和计算力矩。计算中橡胶与钢材之间的摩擦系数选为f =0.05。滑移选用有限滑移。采用了二阶Polynomial模型,橡胶材料参数为C10=0.1699,C20=0.01197,C01=0.3629,C11=0.06863,C02=-0.04918。与体积变形相关的D采取D1=0.015,D2=0.001。计算共有3个step, 第一个step计算过盈配合,第二个step计算压力载荷,第三个step计算扭摆载荷。图6为扭摆时转矩与转角度关系曲线,平均扭摆刚度约为7933.3KN·m/度。
图6 吊杆关节轴的扭摆刚度特性
5、结论通过对吊杆关节轴刚度的计算可以得出如下结论:ABAQUS软件可以很好地处理橡胶材料等非线性材料的计算问题,而且也能够胜任过盈问题的求解。在过盈问题的计算中,可压缩性的影响非常重要,同时两个过盈表面之间的摩擦性质对计算结果的影响很大。参考文献:[1] 王勖成,邵敏著,有限单元法基本原理和数值方法,清华大学出版社[2] 黄克智,黄永刚著,固体本构关系,清华大学出版社, 1999[3] ABAQUS/Thoery用户手册V6.1 HKS.INC 2000[4] ABAQUS/Standard用户手册V6.1 HKS.INC 2000(end)
- 最好1月26日重庆花纹板卷最新价格行情DC适配器对讲机电池江都曝气管稳压二极管Trp
- 最好3月25日泰安建筑钢材螺纹钢最新价格行情缠绕包装机高压球阀快速夹尚志岩芯钻机Trp
- 最好镀锌板市场报价2019年05月27日电能表混色机南宁铁氧体磁芯制药设备Trp
- 最好26日1444绍兴市场建筑钢材价格行情电镀生产线洪江密封阀泰兴震动筛Trp
- 最好佛山港怡国内的国际市场电动移印机烘烤箱汨罗太原振动试验台Trp
- 最好现货铁矿石价格成本加运费价格下降低温球阀焊接螺母滤筒塑料蝶阀漳州Trp
- 最好液压打包机多少钱0剥皮刀富阳开关保险丝日用五金宣城Trp
- 最好今日耐磨板价格1111115邦定机非标螺丝金属温度计切肉机下料机Trp
- 最好2017年03月10日今日金属镧价格电子目镜激光经纬仪抛光机图木舒克铸锻Trp
- 最好2018年03月09日今日氧化钐行情查询半圆键非标螺钉金属切削机切卡机铣刀盘Trp