螺栓疲勞強(qiáng)度計算分析-預(yù)覽頁
【正文】 情況下的疲勞強(qiáng)度對于提高連接的可靠性，安全性，機(jī)械整體的性能，整個機(jī)械行業(yè)乃至整個國民經(jīng)濟(jì)的增長具有重要的意義。關(guān)鍵詞：螺栓疲勞強(qiáng)度，計算分析，強(qiáng)度理論，ANSYS 有限元分析。利用ProE建立螺栓連接的三維模型及螺桿、螺帽、汽缸上端蓋、下端蓋的模型。假設(shè)汽缸的工作壓力為0~1N/mm2=之間變化，氣缸直徑D2=400mm，螺栓個數(shù)為14，在F〞=，工作溫度低于15℃這一具體實例進(jìn)行計算分析。然后在其分析計算基礎(chǔ)上，對于螺栓連接這一類型的連接的疲勞強(qiáng)度設(shè)計所采取的一般公式進(jìn)行分類，進(jìn)一步在此之上總結(jié)。為了便于機(jī)器的制造、安裝、運(yùn)輸、維修以及提高其勞動生產(chǎn)率等，廣泛地應(yīng)用各種連接。本論文有兩方面的任務(wù)一是疲勞強(qiáng)度的計，二是對影響疲勞強(qiáng)度的因素進(jìn)行分析，就螺栓的疲勞強(qiáng)度計算展開，以汽缸螺栓連接實例把理論分析和有限元分析相結(jié)合，然后就此得出螺栓連接疲勞計算分析的一般規(guī)律。據(jù)統(tǒng)計，在機(jī)械零件失效中大約有80%以上屬于疲勞破壞，而且疲勞破壞前沒有明顯的變形，所以疲勞破壞經(jīng)常造成重大事故，所以對于軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等承受交變載荷的零件要選擇疲勞強(qiáng)度較好的材料來制造。應(yīng)力幅值、平均應(yīng)力大小l循環(huán)次數(shù)是影響金屬疲勞的三個主要因素。：①若γ=常數(shù)，則也有α=1γ/1+γ=常數(shù)，即α=常數(shù)，這樣過原點的射線OM就代表簡單就代表簡單加載情況。M′所代表的應(yīng)力就是此情況下計算時應(yīng)采用的疲勞極限應(yīng)力。螺栓連接承受單向穩(wěn)定變載荷時的疲勞強(qiáng)度計算。這是因為雖然外加工作載荷是脈動變化的，但由于預(yù)緊力F的存在，螺栓所受的總拉伸載荷則是在F~F。第一種：影響變載荷零件疲勞強(qiáng)度的主要因素是應(yīng)力幅。由于工程上常把較復(fù)雜的問題簡單化成對稱循環(huán)處理的方法?！菟ㄋ艿念A(yù)緊力，單位為N.1. 連接結(jié)合面的幾何形狀通常都設(shè)計成軸對稱的簡單集合形狀，如圓形、環(huán)形、矩形、框形、三角形等這樣不但利于加工制造，而且便于對稱布置螺栓，使螺栓組的對稱中心和連接結(jié)合面的形心重合，從而保證連接結(jié)合面的受力比較均勻。布置螺栓時，各螺栓軸線以及螺栓軸線和機(jī)體壁間的最小距離，應(yīng)根據(jù)扳手所需活動的空間的大小決定。 ProE簡介在中國也有很多用戶直接稱之為“破衣”。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/ENGINEER （中文名野火6)。 螺母 螺桿 汽缸上端蓋圖34 下端蓋圖35 總裝配圖 4實例分析本章就汽缸螺栓連接這一實例，根據(jù)螺栓連接的強(qiáng)度理論進(jìn)行計算分析。剩余預(yù)緊力 433)螺栓最大拉力 444)預(yù)緊力 455)許用拉應(yīng)力 按控制預(yù)緊力取安全系數(shù) ，查《機(jī)械零件手冊》知 ， 且。三種計算結(jié)果分析歸納總結(jié)見下表計算方法 比較內(nèi)容按σmin=C的規(guī)律校核最大應(yīng)力安全系數(shù)按應(yīng)力幅規(guī)律校核最大應(yīng)力安全系數(shù)按γ=C規(guī)律校核最大應(yīng)力安全系數(shù)n 精確度 精確近似n值大于前者不精確，n值偏大。有限元分析（Finite Element Analysis， FEA）是在結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域中應(yīng)用和發(fā)展起來的，它不僅可以解決工程中的結(jié)構(gòu)分析問題，同時也可以解決傳熱學(xué)、流體力學(xué)、電磁學(xué)和聲學(xué)等領(lǐng)域的問題。前處理模塊提供了一個強(qiáng)大的實體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型；分析計算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；后處理模塊可將計算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來，也可將計算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。微機(jī)版的基本硬件要求為：顯示分辨率為1024768，顯示內(nèi)存為2M以上，硬盤大于350M，推薦使用17英寸顯示器。用戶的指令可以通過鼠標(biāo)點擊菜單項選取和執(zhí)行，也可以在命令輸入窗口通過鍵盤輸入。這種命令方式在進(jìn)行某些重復(fù)性較高的工作時，能有效地提高工作速度。(a) Von Mises等效應(yīng)力(Pa) (2) Y方向(垂直方向)的應(yīng)力(Pa)圖53：Von Miss等效應(yīng)力（Pa）圖54：Y方向（垂直方向）的應(yīng)力（Pa） 螺栓疲勞強(qiáng)度計算結(jié)果為驗證計算結(jié)果，氣缸底座為參考對象，假設(shè)其受均布載荷，Y方向(垂直)應(yīng)力為：8976N/（(14/2）2）= MPa MPa可見與上右圖相吻合。l總 結(jié)根據(jù)以上比較分析，我們很容易看出，若按規(guī)律設(shè)計計算，n值偏大，使用不安全，故在安全性要求較高及精度要求高的設(shè)備中研發(fā)設(shè)計時很少用；變載荷螺栓疲勞強(qiáng)度設(shè)計若按規(guī)律進(jìn)行計算，具備足夠的精確度，所以在精度要求高，特別重要的機(jī)械設(shè)備常采用這種方法，是用的范圍最廣的；按應(yīng)力幅強(qiáng)度條件計算，精確度次之，但是由于其方法比較簡單故在一般的機(jī)械設(shè)備中經(jīng)常用到。疲勞破壞是機(jī)械零件的常見破壞形式，對零件進(jìn)行疲勞計算分析對于設(shè)計而言至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一。[參考文獻(xiàn)][1] 劉鴻文. 材料力學(xué)。8版，北京：高等教育出版社，2006.[3] 。汪一麟，等譯。沒有劉宏偉老師的幫助也就沒有今天的這篇論文。謝謝我的父母，沒有他們辛勤的付出也就沒有我的今天，在這一刻，將最崇高的敬意獻(xiàn)給你們！本文參考了大量的文獻(xiàn)資料，在此，向各學(xué)術(shù)界的前輩們致敬！
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