膜片聯軸器有限元數值模擬

1 有限元模型

膜片聯軸器分析模型為多體接觸模型，包括螺母與膜片、膜片與膜片、膜片與聯接環、聯接環與法蘭、法蘭與螺母，以及螺母與中間軸、中間軸與膜片、膜片與螺母、鉸制孔螺栓與膜片間的接觸。對膜片聯軸器進行三維接觸有限元分析時，有限元模型較大，并且接觸對較多，而接觸問題本身就是表面非線性問題，計算時間較長，其間還存在迭代收斂問題，因此對網格質量和計算方法都有很高的要求。基于映射網格法，采用8 節點六面體Solid45 單元對膜片聯軸器進行離散化處理，并接觸面之間的網格相互對應，以良好的單元質量，提高計算精度。各接觸物體間的接觸面建立Targe170 和Conta174接觸單元，各螺栓的預緊力采用Prets179 預緊單元模擬，扭矩轉化為切向力形式施加到法蘭右端，離心力按轉速形式施加，中間軸端面施加全約束。整個膜片聯軸器的有限元模型，共計節點數127 511，單元數115 049。其中Prets179 單元數709，Targe170 單元數26 149，Conta174 單元數29 343。

2 有限元分析結果

在ANSYS 環境下，采用擴展拉格朗日法來計算多體接觸問題。擴展拉格朗日法是通過改變罰因子尋找拉格朗日乘子的迭代過程。與罰函數法相比，接觸剛度系數對它的影響相對較小，計算過程中增廣拉格朗日乘子法通常能夠產生較 的結果。

通過對膜片聯軸器的多體接觸有限元分析，可得等效應力云圖，聯軸器僅取1 /4，以直觀地顯示螺栓的應力狀態。聯軸器 大等效應力為362 MPa，出現在外圈螺栓連接處，主要是由外圈螺栓組的預緊力引起。與螺母相聯的零件應力也較大。膜片組的 大等效應力為106 MPa，出現在膜片與內圈螺栓的接觸區域，這是由內圈螺栓組受切向力較大，且為鉸制孔螺栓所致。膜片組中 右端的膜片等效應力 大。膜片聯軸器的綜合位移云圖，聯軸器 大綜合位移為0． 710 mm，出現在膜片聯軸器外圈螺栓處，這主要是預緊力和扭矩的聯合作用的結果。由于外圈與內圈螺栓組預緊力的作用下，膜片受到擠壓，膜片中部出現彎曲，膜片組 大綜合位移出現在膜片中部，其值為0． 451 mm。預緊力、扭矩和離心力作用下，膜片組的等效應力和膜片間接觸應力分布曲線。各膜片的等效應力值在52 ～ 106 ( MPa) 之間，兩端膜片應力較大，中間膜片依次減小且分布較均勻，由于轉速較高，離心力對膜片應力影響較為明顯。膜片組的 大接觸應力為44．4MPa，其中 右端兩膜片間的接觸應力相對較大，其它膜片間的接觸應力分布較為均勻。

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財富熱線:劉女士

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