輪轂的有限元分析約束條件

2016-08-24 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

輪轂的有限元分析約束條件

為使整個(gè)接觸過程有限元分析能順利進(jìn)行,需要消除模型的剛體位移,因此設(shè)輪毅對(duì)稱面全約束,加載點(diǎn)RZ方向約束。分析所采用的坐標(biāo)系為GL規(guī)范中的葉根坐標(biāo)系,極限強(qiáng)度計(jì)算分2個(gè)工況進(jìn)行。第一個(gè)工況施加螺栓預(yù)緊力,為簡便計(jì),螺栓預(yù)緊力設(shè)為螺栓屈服強(qiáng)度的70%,即0.7X940X561X80=29531040N,第二個(gè)工況鎖定第一個(gè)工況的計(jì)算結(jié)果,然后施加極限載荷,本研究僅考慮111xyruax工況的載荷。

疲勞強(qiáng)度計(jì)算使用的模型與極限強(qiáng)度計(jì)算模型一致,區(qū)別在于疲勞計(jì)算時(shí)考慮預(yù)緊力分散系數(shù)a的影響,依據(jù)VDI2230螺栓預(yù)緊力分散系數(shù)a,取1.20疲勞強(qiáng)度計(jì)算首先根據(jù)計(jì)算結(jié)果選取螺栓的熱點(diǎn)位置,其次提取每個(gè)熱點(diǎn)在每個(gè)載荷步下的應(yīng)力值,建立載荷和應(yīng)力增量之間的非線性關(guān)系,對(duì)于變槳軸承與輪毅的連接螺栓來說,葉根中心處x,y方向的水平力F1,F對(duì)螺栓的應(yīng)力影響極小,故對(duì)螺栓的疲勞壽命亦影響極小,可不考慮,而葉根中心的彎矩是造成螺栓破壞的主要因素,因此主要計(jì)算疲勞損傷。施加的載荷分別為Mx=6000kNm和Mx=-6000kNm,載荷步數(shù)為2。所提取的部分熱點(diǎn)的載荷和應(yīng)力增量的關(guān)系如表4所示。根據(jù)表4,通過分段插值可得到該熱點(diǎn)在不同載荷下的應(yīng)力增量。在Blade里進(jìn)行后處理,結(jié)合載荷與應(yīng)力增量之間的非線性關(guān)系,可得到螺栓的應(yīng)力時(shí)間序列。該應(yīng)力時(shí)序經(jīng)雨流計(jì)數(shù)即可得到m=4下的等效疲勞應(yīng)力,如表5所示。疲勞計(jì)算需要確定螺栓的S-N曲線,根據(jù)GL規(guī)范的要求,確定螺栓疲勞等級(jí)DC為71,并求解螺栓S-N曲線的其他相關(guān)參數(shù)。

變槳軸承與輪毅連接螺栓應(yīng)保證二者的接觸面不發(fā)生滑移,這也意味著接觸面的最大摩擦力應(yīng)大于實(shí)際的剪切力。接觸面間的最大摩擦力Ff為式中螺栓的殘余預(yù)緊力,螺栓所受到的總拉力。螺栓所受到的預(yù)緊力,螺栓工作拉力K。螺栓的相對(duì)剛度,此處取0.28,n螺栓的數(shù)量,接觸面間的摩擦系數(shù),此處-0.20螺栓的工作拉力F由軸向力F和傾覆力矩提供,對(duì)于圓周方向上的螺栓來說,每個(gè)螺栓的工作拉力并不相同,為保守計(jì),此處以最大的螺栓工作拉力代替。

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