基于光彈實驗的銷軸連接有限元分析方法研究.pdf

1、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(diǎn)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(fèi)。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

2、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

3、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);σ=（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