基于ANSYS的阶梯轴应力集中研究

针对阶梯轴的应力集中现象,通过理论计算和ANSYS有限元建模,分析了阶梯轴直径、过渡圆角半径和轴段长度对应力集中因数的影响,明确阶梯轴直径和过渡圆角半径起主要作用。通过数据分析,拟合得到拉伸载荷、弯曲载荷和扭转载荷单独作用下的应力集中因数与阶梯轴直径、过渡圆角半径表达式,为实际工程应用中阶梯轴的设计提供理论依据。     

液压泵传动轴断裂失效分析

某国产液压泵在试验验证过程中发生传动轴断裂。通过对断裂轴的使用工况、强度安全系数校核、工作应力有限元分析、宏观断口检查、微观形貌、化学成分、金相组织、材料硬度等方面的分析,发现液压泵传动轴失效的主要原因是阶梯轴处过渡圆角设计过小,从而造成局部高应力集中以及圆角处热处理未达到技术要求所致。给出了此类传动轴设计改进方法及工艺优化路线,为提高传动轴的使用寿命奠定了基础。     

阶梯轴圆角应变强化时动力参数的选择

设计重要用途的阶梯轴时,一般对大小截面过渡处都规定较大的圆角半径。通常取圆角半径与轴直径之比为R/d≥0.06。这是保证轴的疲劳强度有足够安全系数的重要手段。但有时却须要加大轴颈长度。因而不可避免地要增加轴的总长度和重量。 试验证明,在一定规范下,用冷挤压的方法使轴的过渡圆角产生应变,与切削加工的大圆角轴相比,可以大大减小圆角半径,而不致     

强化轴的小圆角提高疲劳强度

承受交变弯曲和扭转应力的轴类零件(台阶轴、曲轴等),其工作能力通常是由该轴抵抗因交变应力所引起的疲劳破坏的能力所决定。实践证明,疲劳破坏往往发生在零件工作时应力集中的部位,即发生在轴类零件的过渡沟角处。因此,在轴的结构设计中常常采用各种措施降低应力集中,保证轴的疲劳强度。降低轴上应力集中的主要措施是加大沟角处过渡圆弧半径,一般设计中规定,圆角过渡圆弧半径不小于0.05d(d是轴的直径)。     

一侧有圆角过渡的矩形截面悬臂梁应力集中系数的计算

一侧带有圆角过渡的矩形截面悬臂梁受力时，圆角处存在应力集中现象。应力集中系数一般由实验确定或由弹性力学方法求出。文中通过对构件圆角处应力的分析，应用材料力学方法，推导出一种计算应力集中系数的方法，比弹性力学方法简便，并与实际相符。     

阶梯轴轴肩过渡曲线优化研究

提出二次曲线+圆弧的过渡曲线理论,利用其代替阶梯轴原有的单一形式过渡曲线以及其他含有类似过渡区域零件的过渡曲线,以降低零件局部的应力集中,起到提高使用寿命的作用。以阶梯轴为例,建立二次曲线+圆弧的过渡曲线方程,并进行有限元优化分析。分析结果表明,新的过渡曲线可以有效降低轴肩过渡区域的应力集中。     

含裂纹传动轴有限元建模及计算

传动轴在工作运行过程中,常在阶梯处出现裂纹导致轴的破坏。为了研究裂纹扩展导致轴的断裂问题,用有限元方法对传动轴阶梯处椭圆裂纹应力强度因子进行了数值计算;在裂纹前沿设置了一系列三维奇异单元来模拟裂纹尖端奇异性,并在阶梯处模拟了过渡圆角单元;通过建立含三维裂纹的子模型和与之相匹配的装配模型,组合成了阶梯处带椭圆裂纹的传动轴断裂力学有限元分析模型;在弯扭组合载荷情况下,分析了不同长度和不同深度裂纹应力强度因子峰值的变化规律。     

曲轴电磁感应淬火残余应力模拟及对圆角应力影响的分析

过渡圆角处应力集中现象是曲轴疲劳断裂的主要原因之一,利用局部表面强化工艺产生残余应力的方法可有效提高曲轴疲劳强度。针对上述问题,本文使用有限元方法模拟了曲轴感应加热、快速冷却、产生残余应力的整个淬火过程。通过对某曲轴单拐淬火前后圆角处的应力状态进行模拟,定量比较了残余应力对过渡圆角处应力的影响,为曲轴的抗疲劳设计提供参考。     

基于ANSYS Workbench子模型的驱动轴有限元分析及改进研究

某公司的折盖封箱机产品在使用过程中出现皮带轮驱动轴发生断裂情况,断裂出现在轴颈处,经过分析发现驱动轴在工作过程中发生了疲劳断裂,断裂处出现应力集中效应。利用SpaceClaim三维软件对驱动轴进行三维建模及优化,增大轴颈处过渡圆角半径,选择力学性能更优的材料,提高驱动轴屈服强度。通过对原始数模与优化数模进行应力及疲劳寿命分析,分析结果表明:原始数模轴颈处应力集中明显,优化后,轴颈处应力集中现象明显降低且驱动轴安全系数明显提高。优化的驱动轴投入使用后,未出现断裂情况,设备运行平稳。     

某石油钻井绞车链轮传动轴断裂原因

某石油钻井绞车在运行过程中链轮传动轴突然断裂,通过断口形貌观察、化学成分分析、力学性能测试、显微组织观察等方法,研究了链轮传动轴断裂的原因.结果表明:链轮传动轴的断裂属于早期疲劳失效.裂纹在链轮传动轴?210 mm与?200 mm轴台阶处的粗糙过渡圆角根部应力集中处萌生,在交变弯扭应力作用下扩展,最终导致链轮传动轴的疲...     

圆角对机械零件可靠性的影响

圆角在零件结构突变部位起着关键的连接过渡作用,对机械零件的可靠性有直接影响。介绍了机械零件若因圆角的设置或加工不当,在热处理和运行过程中,可能会导致圆角处应力集中,使零件开裂,造成经济损失。     

齿根过渡圆角处应力的分析计算

分别用传统的材料力学的方法计算了在齿轮设计过程中，轮齿齿根处弯曲应力和在同样的条件下，用有限元方法分析了不同齿根过渡圆角齿形的齿根剖面上各点以及过渡圆角处各节点的应力值。此结果和方法为选择正确的应力集中系数，得到适合于各种具体场合的优化齿形以及进一步进行齿根过渡圆角的优化设计提供可靠的帮助。     

基于Deform轴类零件台阶圆角开式冷挤压工艺有限元模拟

研究了电机轴台阶圆角开式冷挤压过程中金属的流动规律以及不同工艺组合下的变形程度值和轴向镦粗情况,并与实验结果进行对比验证,从而得到完全成形和基本成形时的变形程度和圆角半径的取值范围,给出了阶梯轴开式冷挤压成形有关过渡圆角挤压的可行范围.     

基于尖角效应的工程陶瓷边缘破碎研究

表面微裂纹与边缘碎裂是工程陶瓷磨削加工技术研究的热点。推导了陶瓷台阶过渡圆角的应力集中数值分析模型,并采用有限元仿真结果表明:表面凸台阶高度H越大或过渡圆角R半径越小,圆角根部的最大应力集中系数越高,其边缘越容易发生脆性破碎。开展了基于尖角效应的陶瓷单晶压痕边缘破碎实验研究了凹槽深度、凹槽根部的过渡圆角半径对Si3N4陶瓷的脆性断裂力值影响关系,其结果与应力集中数值分析模型和有限元仿真分析相一致。此外,随着压力加载速度越快,Si3N4陶瓷的脆性断裂力值会变小,且其力与位移曲线形状发生本质变化。对陶瓷边缘破碎形貌分析,磨削缺陷会导致应力集中,使过渡圆角上某区域成为最为薄弱裂纹源,并适用动态损伤演化方法描述边缘破碎的整个过程。     

基于ANSYS的V型发动机曲轴瞬态动力学分析

对某V型发动机曲轴进行运动学分析,建立三维模型。然后根据有限元理论,应用ANSYS软件对曲轴进行瞬态动力学分析。分析一个循环内的应力云图和变形图,从结果可以看出,曲轴的应力集中在主轴颈过渡圆角处、连杆轴颈的过渡圆角处以及连杆轴颈上的油孔处附近。     

重载万向联轴器十字轴强度分析及结构优化

运用CATIA对重载十字轴式万向联轴器进行几何建模,利用ANSYS Workbench对十字轴进行了应力分析、变形分析,并对十字轴进行结构强度计算,分析得到危险截面的Equivalent Von-Mises Stress与理论计算值基本相符。应力分析得到十字轴应力集中出现在两个相邻轴颈间的过渡圆角处,与十字轴实际应用时发生断裂的部位一致。对轴根过渡曲线进行结构设计,优化后结果表明十字轴轴根采用双曲率型线过渡曲线结构比采用单曲率大圆弧过渡曲线时,十字轴最大等效应力和总变形量都有所降低。     

75kW齿轮变速箱中间轴断裂失效分析

通过对断裂中间轴的断口，断裂部位的机械加工质量，显微组织等的分析，认为该轴断裂主要是退刀槽处过渡圆角过小，粗糙度差引起的应力集中所致，而原材料质量低劣则是疲劳性能下降的原因之一。     

基于ANSYS的球壳开孔接管区应力分析

球壳开孔接管区的应力高且分布状况复杂。利用ANSYS软件,通过获取应力分布云图及线性化处理提取的各类应力,探讨了过渡圆角半径对球壳开孔接管区应力的影响。结果表明,球壳与接管连接处存在明显的应力集中。采用圆角过渡可以降低应力集中系数。只有圆角半径较大时,应力集中系数才会显著降低,并且主要是降低了其中的弯曲应力和峰值应力。当圆角半径增加到一定程度,应力集中系数降低极其缓慢。结果为工程实际中球壳开孔接管区圆角半径的选取提供借鉴。     

曲轴深滚压工艺及滚压力异常分析和处理

曲轴作为典型的非均质结构零件,尺寸过渡处存在应力集中。研究和实践表明,曲轴的疲劳破坏大多发生在曲柄与主轴颈、连杆轴颈的过渡圆角处。为了提高其抗疲劳强度必须对曲轴的这些部位实施滚压强化工艺。结合曲轴圆角滚压强化和校直系统,对德国Hegenscheidt圆角滚压校直机床的原理、滚压工艺以及滚压校直过程中滚压力的变化进行研究．并对滚压力异常进行分析。     

阶梯轴轴肩过渡曲线形状优化的实验分析

利用实验应力分析的电测手段，在扭转和弯曲工作条件下，对阶梯轴轴肩过渡曲线形状优化前后的应力集中变化进行了实验分析，获得了最佳的应力集中系数，验证了理论结果。