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液壓缸支承法蘭的有限元分析

發布于:2019-02-28 20:01
有限元

      法兰支承式液压缸在各种液压机本体中应用最为广泛。支承法兰部分的弯曲变形和过渡区应力集中的影响,使这一部分成为液压缸失效的主要部位。然而,现有強度分析方法。在以下两方面仍不够完善:1.有限元力學模型方面。采用了“橫梁對法蘭的支承反力爲一圈集中力”的力邊界假設條件。實際上,無論法蘭支承表面與橫梁的接觸情況怎樣,法蘭表面的載荷性質仍然屬于近似均布的面分布載荷。可見,載荷的簡化沒有很好地滿足實際情況,結果使一個虛設參數—集中力分布圓直徑最終成爲控制計算結果的關鍵參數。2.應力計算方面。沒有考慮應力集中的影響。針對這種情況,作者在深人研究的基礎上,提出了一種力邊界條件合理、計算過程簡單的強度計算方法。無論對液壓缸強度理論研究還是對實際應用均有參考價值。
      液压缸工作时,法兰部分主要承受弯曲变形一法兰在均布载荷q作用下的弯曲变形和与其相协调的缸壁弯曲变形。法兰的变形是以缸壁为支承的。这种支承作用是介于法兰内周边被固定和被钦支这两种极限情形之间的一种弹性支承。如图所示,若设缸壁对于法兰的支承反力矩为M,则如果能够对支承刚度系数K作数学上的定量分析,那么就能够方便地确定弯矩M,进而对法兰部分作強度分析。1.支承刚度系数k为确定系数K,如图所示,将法兰和缸壁沿法兰支承表面截成两部分。截面上的内力为弯矩M,剪力g和轴力P。在忽略M,g引起的法兰径,即支承刚度系数是液压缸法兰部分结构参数关于缸壁对于法兰弯曲变形支承作用的综合描述。不同的结构参数,对应有不同的支承刚度。在法兰过渡部分,缸壁的力学特性较弱。
      本文的方法在力学模型抽象方面,载荷简化满足了实际的力边界条件,支承刚度系数具有明确的物理意义;在应力计算方面,考虑了应力集中的影响。计算结果较有限元结果相差不大,故可用于液压缸设计。


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