基于COSMOSWorks的膨化机螺杆有限元静态分析

时间:2010-06-02 08:00:00 来源:

    1有限元计算模型
    1．1模型和材料
    在Solidworks中通过拉伸、螺旋、扫描等操作建立螺杆的几何模型如图l所示．材料选用合金钢。其主要参数和性能为：弹性模量210 GPa；泊松比0．28；屈服强度220 MPa．
    1．2网格划分
    由于螺旋杆螺纹处结构复杂，为了保证计算的精确度。网格化时网格选项除了普通的要求外，还要加"光滑表面"和"为实体激活自动成环"选项．网格划分后的结果如图2所示．

择"固定"，约束平面选定螺杆右端面．尽管螺杆与物料接触的各个表面上都受到载荷的作用．包括法向压力和切向摩擦力等．但在理论分析中可简化为螺杆在推进物料的过程中承压面受力大非压面受力小，加载时在承压面加上相当于2个表面压力差的压力．螺杆承压面如图3所示．

    分布大概按层分布。从齿顶到齿根应力逐渐增大，在螺槽与螺棱的交界处应力达到最大值．此外越靠近螺杆末端应力越大，每经过螺棱顶部都有压力降，在螺棱两侧附近区域轴向应力有明显变化，说明应力主要沿螺槽方向而不是在轴向．
    因此，为保证结构安全，在进行结构设计时应尽量减小开孔直径，在加工制造时应在螺槽与螺棱交界处进行适当圆滑过度和倒角处理，以有效降低应力集中。
    3 结语
    COSMOSWorks有限元分析软件与solidworks高度集成，无需模型导人，不会出现结构变化；有限元网格剖分和求解的速度极快，且得出的应力、应变分布图分析结果与实践较为吻合，为工程技术人员在设计过程中解决复杂的工程分析计算问题提供了快速而有效的途径。

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