销孔间隙与孔壁承压容许应力取值研究

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销接连接是一种较为常见的传力结构形式,它结构简单、传力明确、使用方便,在机械工程和工程建设中应用很广。销接结构由耳板、销轴、拉板三部分组成。为了装拆方便,销轴与销孔之间一般会留较小的初始间隙。然而,由赫兹理论可知:接触受力的材料处于三向受力状态,其应力分布复杂,尤其是当二者间隙增大时,耳板孔壁受力会急剧增大,且耳板孔壁压应力值增加的幅度远大于拉应力值。当耳板受压区塑性区面积达到一定值时,耳板会先发生承压破坏,所以研究耳板孔壁承压容许应力行为具有很重要的意义。本文首先介绍了国内外规范中有关销连接结构的规定,经对比指出我国规范在销结构设计工作中尚不完善之处:有转动要求的销接节点承压设计强度、销轴与销孔间隙控制、节点板最小板厚控制。国内规范对销孔间隙并无具体规定,只是要求耳板与销轴的间隙尽可能小。为了利用ANSYS软件研究销孔间隙对耳板孔壁承压容许应力的影响,对接触分析的相关概念、模型中相关单元、模型的本构关系进行了介绍。本文的主要研究内容有:(1)综合考虑用途、工作条件、安全性能等因素的影响,依据JTJ025-86中的相关规定,设计了具体的销连接几何结构;(2)在弹性阶段,对赫兹理论值和有限元模拟值进行了对比,以验证本文模拟方法的可靠性;(3)在弹塑性阶段,通过详细的数值分析以塑性区面积为“桥梁”研究了销孔间隙、销轴直径对耳板孔壁承压建议容许应力的影响;(4)将得到的离散数据进行解析拟合,给出了耳板承压建议容许应力随销孔间隙和销轴直径变化的公式。
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