滑塊式萬向聯(lián)軸器叉頭強度分析

某熱軋帶鋼廠粗軋機組二輥粗軋機主傳動系統(tǒng)采用的滑塊式萬向聯(lián)軸器曾多次發(fā)生叉頭斷裂事故,造成嚴(yán)重的損失，對滑塊式萬向聯(lián)軸器叉頭的強度進行深入分析。對叉頭整體分析的基礎(chǔ)上采用子模型技術(shù)對叉頭的應(yīng)力集中區(qū)域進行計算分析,準(zhǔn)卻獲得該區(qū)域的應(yīng)力分布,找出其危險部位,確定其按疲勞強度能長期承受的扭矩和按靜強度能承受的較大扭矩,為優(yōu)化粗軋機組各機架的負(fù)荷分配提供了依據(jù)。

在叉頭受載側(cè)過渡圓弧段中部及叉頭銼孔與過渡圓弧交接處尖角存在著應(yīng)力集中,考慮到單元總數(shù)限制及計算時間等因素,整體模型的網(wǎng)格劃分較疏,不能反映倒圓角等細(xì)節(jié)。為此處準(zhǔn)確的了解,采用子模型技術(shù),即只對應(yīng)力集中區(qū)域細(xì)化網(wǎng)格加以分析。子模型方法又稱切割邊界位移法,切割邊界就是子模型從整個較粗糙的模型分割開的邊界。即如果實際分布載荷被等效載荷代替以后,應(yīng)力和應(yīng)變只在載荷施加的位置附近有改變。這說明只有在載荷集中位置才有應(yīng)力集中效應(yīng),如果子模型的位置遠離應(yīng)力集中位置獷則子模型內(nèi)就可以較準(zhǔn)卻的結(jié)果。對于子模型切割邊界上的所有節(jié)點,程序用原整體模型網(wǎng)格中相應(yīng)的單元確定自由度數(shù)值,然后這些數(shù)值用單元形狀功能插值到切割邊界上。整個模型切割邊界的計算位移值即為子模型的邊界條件,然后將原整體模型上所有其他載荷和邊界條件復(fù)制到子模型上。子模型除了能求得模型某部分的準(zhǔn)確解,還可以減小甚至取消有限元實體模型中所需的復(fù)雜的傳遞區(qū)域,并且能夠幫助用戶證明網(wǎng)格劃分是否足夠細(xì)。

運用子模型技術(shù)使原整體模型不必包含圓角等局部細(xì)節(jié),從而節(jié)約計算時間,減少工作量。子模型包含了倒圓角等細(xì)節(jié),網(wǎng)格劃分較細(xì),計算精度?？山栌煤托薷恼w模型的幾何圖形來建立子模型,子模型的位置相對全局坐標(biāo)原點與原整體模型的相應(yīng)部分相同,而且使建模工作量減小,省時。用子模型計算后,若子模型的網(wǎng)格還不夠細(xì),可再創(chuàng)建另一網(wǎng)格的子模型,而把網(wǎng)格較疏的子模型作為原粗糙模型來用,這樣可節(jié)省讀取結(jié)果文件中相應(yīng)數(shù)據(jù)的時間,從而節(jié)省整個計算時間。