滑塊式萬向聯軸器叉頭強度分析

某熱軋帶鋼廠粗軋機組二輥粗軋機主傳動系統采用的滑塊式萬向聯軸器曾多次發生叉頭斷裂事故,造成嚴重的損失，對滑塊式萬向聯軸器叉頭的強度進行深入分析。對叉頭整體分析的基礎上采用子模型技術對叉頭的應力集中區域進行計算分析,準卻獲得該區域的應力分布,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,為優化粗軋機組各機架的負荷分配提供了依據。

在叉頭受載側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力集中,考慮到單元總數限制及計算時間等因素,整體模型的網格劃分較疏,不能反映倒圓角等細節。為此處準確的了解,采用子模型技術,即只對應力集中區域細化網格加以分析。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,應力和應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力集中效應,如果子模型的位置遠離應力集中位置獷則子模型內就可以較準卻的結果。對于子模型切割邊界上的所有節點,程序用原整體模型網格中相應的單元確定自由度數值,然后這些數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制到子模型上。子模型除了能求得模型某部分的準確解,還可以減小甚至取消有限元實體模型中所需的復雜的傳遞區域,并且能夠幫助用戶證明網格劃分是否足夠細。

運用子模型技術使原整體模型不必包含圓角等局部細節,從而節約計算時間,減少工作量。子模型包含了倒圓角等細節,網格劃分較細,計算精度。可借用和修改整體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原點與原整體模型的相應部分相同,而且使建模工作量減小,省時。用子模型計算后,若子模型的網格還不夠細,可再創建另一網格的子模型,而把網格較疏的子模型作為原粗糙模型來用,這樣可節省讀取結果文件中相應數據的時間,從而節省整個計算時間。