2010
年
7
月
第
31
卷第
4
期
郑州大学学报(工学版)
Jul. 2010
Vo
l.
31
No.4
Journal of Zhengzhou U niversity (Engineering Science)
文章编号
:1671
-6833(2010)04
-0081
-04
基于接触的销钉孔塑性变形分析
张军,张恒,张洛明,刘本学
(郑州大学机械工程学院,河南郑州
450001)
摘
要:利用
ANSYS
的面面接触羊元,模拟了某项目事故发生时销钉与销钉孔之间的受力,采用逐步逼
近和插佳方法求解了销钉所受力的大小.该方法是通过分步计算销钉孔的两个塑性区变形量的大小,然
后利用销钉受力平衡推算出了销钉上所受的力和弯矩大小.结采表明,该计算方法能够较为精确地计算
出销钉所受剪切力和弯矩,并减小了接触计算时的收敛难度,对该类项目的事故分析具有指导意义.
关键词:接触分析;塑性变形;收敛
;ANSYS;
有限元
中图分类号:
TB125
文献标识码
:A
o
"5
1
言
某项目工程出现重大事故,事故现场找到的
碎片上发现承力销钉孔发生塑性变形.推侧由于
销钉孔的变形使销钉发生倾斜,引发了事故.事故
调查要求根据销钉孔发生的塑性变形反求事故发
生时销钉所受力的大小.
压迫支撑件上销钉孔使之产生
A
、
B
两个塑
性变形区(图
1)
.销钉材料为
40Cr
,销钉孔材料为
LD
-10
锻铝.对于各个销孔可测量出
A
塑性区
特征尺寸
f
和
B
塑性区特征尺寸
C
,测量值如表
1
所示.由于直接测量销钉所受力较为困难,现要求
根据表中
A
、
B
塑性区特征尺寸值估算出可动件
1
作用于销钉上的力
F.
图
1
销钉与销钉孔受力示意图
Fig. 1
Force
Relationship
between
Pin
Bolt
and
Pin
Hole
收稿日期
:2010-02-20;
修订日期
:2010
-05
一
16
表
1
销钉孔塑性变形测量值
Tab.
1
Measured
value
of
pin
hole plastic
deformation
销孔编号
A
塑性区形变量
B
塑性区形变量
f/
mm
c/mm
0.3
6
2
0.2
4
3
0.2
4.9
4
0.2
3.6
1
计算方法及计算模型
1.
1
计算方法
作用于销钉上的力
F
经销钉传递给销钉孔
使之发生塑性形变,因此可根据销钉孔塑性形变
量推算销钉上所受力大小,该分析属于接触分析.
接触分析属于高度非线性分析
[1
-
6)
求解接触问
题存在两个难点:第一,在求解之前一般不确切知
道发生接触的区域、接触何时发生、接触面何时分
开这些都与载荷、边界条件、材料属性等因素密切
相关;第二,大多数接触问题都存在摩擦,而摩擦
使收敛更加困难.另外,由于销钉孔发生了塑性形
变,该问题的求解还属于材料非线性,更增加了求
解收敛难度.所以要正确
J
顺利求解该问题必须建
立合理的计算模型且使用巧妙的计算方法.
大型有限元软件
ANSYS
提供了一种面}面
接触分析方法,对于
3D
问题该方法在可能接触
作者简介:张军(1
979
- )
,男,郑州大学讲师,博士,主要从事复合材料设计及应用和力学分析领域研究工作.