本文關(guān)鍵詞：基于光彈實驗的銷軸連接有限元分析方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)中,銷軸連接作為一種重要的連接形式廣泛應(yīng)用于起重機(jī)及其它各類起重設(shè)備中,其主要特點是傳力明確、構(gòu)造簡單。典型的銷軸連接受力狀態(tài)為銷軸的多面剪切和孔壁的集中擠壓,其局部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)十分復(fù)雜,目前關(guān)于銷軸連接的計算方法計算精度不足,設(shè)計過程中通常選用較大的強(qiáng)度儲備來彌補(bǔ),造成一定的浪費。因此,深入研究銷軸連接的載荷作用機(jī)理、應(yīng)力分布和設(shè)計方法,對于指導(dǎo)工程設(shè)計和促進(jìn)結(jié)構(gòu)輕量化具有重要意義。 本文以典型的履帶起重機(jī)變幅拉板的銷軸連接為例,基于相似理論,采用變態(tài)模型光彈實驗和結(jié)構(gòu)有限元計算相結(jié)合的方法,分析銷軸連接受力特性,研究銷孔拉板的應(yīng)力狀態(tài)。在研究過程中,首先依據(jù)拉板的幾何特征和光彈實驗條件制作變態(tài)光彈實驗試件,設(shè)計并完成光彈實驗；其次結(jié)合數(shù)字光彈性軟件Digital Photoelasticity和數(shù)據(jù)處理軟件Origin得到擠壓應(yīng)力實驗結(jié)果；然后根據(jù)相似理論相關(guān)知識,推導(dǎo)銷軸連接的變態(tài)試驗相似率,獲得工程原型的擠壓應(yīng)力大小及分布；接著以結(jié)果為導(dǎo)向,確定與相似理論結(jié)果吻合度最高的ANSYS接觸模塊的實常數(shù)設(shè)置；最后根據(jù)有限元結(jié)果驗證手冊中擠壓應(yīng)力計算公式。 光彈實驗和有限元分析均證明,拉板上的最大擠壓應(yīng)力位置不在載荷線上,而在對稱軸兩側(cè)；ρ=(P/h,L,μ)是線彈性平面應(yīng)力問題的相似判據(jù),即線彈性范圍內(nèi)的平面應(yīng)力與材料的彈性模量無關(guān)；摩擦系數(shù)0.1、許用穿透0.1、罰剛度0.35是工程原型ANSYS接觸分析的準(zhǔn)確實常數(shù)設(shè)置,其中罰剛度的范圍可擴(kuò)展為0.3-0.4,與光彈實驗和相似理論結(jié)果吻合度較好,滿足應(yīng)力大小和分布的雙標(biāo)準(zhǔn)評定條件；機(jī)械設(shè)計手冊的擠壓應(yīng)力計算公式結(jié)果與有限元分析結(jié)果基本一致,偏差在3.5%左右。 本文基于對銷孔拉板的變態(tài)模型光彈實驗結(jié)果,推導(dǎo)了銷軸連接的變態(tài)實驗相似率,提出了銷軸連接有限元算法的合理實常數(shù)設(shè)置,其結(jié)果可以作為銷軸設(shè)計和校核的爹考。
【關(guān)鍵詞】：銷軸連接 應(yīng)力狀態(tài) 數(shù)字光彈實驗 相似理論 ANSYS分析
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH131.6;TH213.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 銷軸連接概述9-10
• 1.2 問題的提出10-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 課題研究的內(nèi)容14-15
• 1.5 本章小結(jié)15-16
• 2 銷軸連接常用算法16-25
• 2.1 Hertz接觸理論17-18
• 2.2 曲梁理論18-22
• 2.2.1 危險截面內(nèi)力計算18-20
• 2.2.2 危險截面應(yīng)力公式20-22
• 2.3 簡化算法22-24
• 2.4 有限單元法24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 3 銷軸連接的變態(tài)模型光彈實驗25-46
• 3.1 光彈實驗法簡介25-28
• 3.1.1 光學(xué)偏振基本理論25-27
• 3.1.2 平面應(yīng)力-光彈性定律27
• 3.1.3 干涉條紋的分析--等傾線與等差線27-28
• 3.2 數(shù)字光彈法28-32
• 3.2.1 相移法28-31
• 3.2.2 剪應(yīng)力差法31-32
• 3.3 實驗設(shè)計32-37
• 3.3.1 制備實驗?zāi)Ｐ?/span>33-36
• 3.3.2 確定實驗載荷36
• 3.3.3 實驗步驟及過程36-37
• 3.4 圖像處理與應(yīng)力分析37-45
• 3.4.1 分析軟件簡介37-38
• 3.4.2 圖像處理38-40
• 3.4.3 應(yīng)力狀態(tài)判斷40-41
• 3.4.4 特征線上應(yīng)力分布41-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 4 銷軸連接的變態(tài)實驗相似律46-53
• 4.1 “相似”的概念46-47
• 4.2 相似理論47-49
• 4.2.1 第一定理--相似正定理47-48
• 4.2.2 第二定理--π定理或因次定理48
• 4.2.3 第三定理--相似逆定理48-49
• 4.3 相似準(zhǔn)則分析方法49
• 4.4 銷軸連接變態(tài)模型相似律的推導(dǎo)49-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 5 銷軸連接的有限元分析方法探究53-70
• 5.1 ANSYS軟件及其理論介紹53-56
• 5.1.1 ANSYS軟件介紹53-55
• 5.1.2 接觸算法55-56
• 5.2 工程原型的ANSYS算法56-60
• 5.2.1 模型建立分析56-57
• 5.2.2 有限元幾何模型建立57-59
• 5.2.3 邊界條件及約束方程59-60
• 5.2.4 計算及后處理60
• 5.3 工程接觸實常數(shù)設(shè)置探究60-68
• 5.3.1 接觸實常數(shù)影響趨勢60-65
• 5.3.2 工程實際接觸選項設(shè)置65-68
• 5.4 擠壓應(yīng)力公式驗證68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論與展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-73
• 附錄A 其它載荷工況下光彈實驗結(jié)果曲線及數(shù)據(jù)匯總表73-79
• 致謝79-80

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于光彈實驗的銷軸連接有限元分析方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：373043