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某轻型车差速器壳体断裂CAE计算分析碱锰电池

时间:2022/07/20 22:31:00 编辑:

某轻型车差速器壳体断裂CAE计算分析

某轻型车差速器壳体断裂CAE计算分析 2011: 为找出某轻型车差速器壳体早期失效断裂的原因,我们对其进行了多种装配关系的对比分析,从而为判断失效原因和结构改进提供理论依据。1 CAD建模和有限元模型处理1.1 采用三维设计软件工具绘制该零件的三维数模,以便于进一步的结构强度分析和优化改进,模型见下图。

1.2 通过ANSYS 软件专用接口将CAD 三维数模读入ANSYS WORKBENCH 分析环境当中。 1.3 材料特性及模型边界条件处理 根据结构实际运动状态,边界条件选择在一字轴孔和一字轴销孔处;该零件材料为QT450-10,弹性模量为1.73e5MPa,泊松比为0.3,密度为7.0e3kg/m3,屈服极限为310MPa,抗拉强度为450MPa。1.4 载荷处理 根据设计载荷在模型上施加扭矩。 1.5 工况定义 考虑到实际结构的装配间隙情况,分三种极限工况,一是销轴与销轴孔间隙大于一字轴与一字轴孔间隙;二是销轴与销轴孔间隙等于一字轴与一字轴孔间隙;三是销轴与销轴孔间隙小于一字轴与一字轴孔间隙。 1.6 单元选择 考虑到该零件的断裂可能是由于局部应力集中过大造成的,本次分析采用实体单元,并尽量控制网格大小和密度,共划分为269456 个节点,88192个单元,得到CAE 网格模型如下图所示。

2 计算结果2.1 三种工况最大应力值比较

2.2 三周工况整体及局部应力云图 2.2.1 销轴与销轴孔间隙大于一字轴与一字轴孔间隙:

总体及局部应力分布图

2.2.2 销轴与销轴孔间隙小于一字轴与一字轴孔间隙:

2.2.3 销轴与销轴孔间隙等于一字轴与一字轴孔间隙:

3 结论本文采用线弹性计算方法,同时也基于销轴、一字轴没有损坏的前提条件下对差速器壳体的强度进行分析,从计算分析结果来看,局部存在较大的应力集中问题,并且出现超过材料屈服极限的情况。CAE 分析表明:1、不同的装配间隙对局部的受力情况有很大影响,因此设计过程中应注意不同的间隙配合。2、此外销轴孔处最大应力值位置和大小与销轴大小有关,本文是按照销轴与销轴孔长度一致计算。3、较大应力主要发生在有销轴一侧,建议在设计改进中适当调整销轴孔位置,使其与一字轴相交处的壁厚内外均匀一些,同时可否考虑增加结构在此处的整体厚度。4、三种情况最大应力值产生在销轴孔与一字轴孔相交处,并且处于内侧孔壁相对较薄的地方。5、虽然最大应力值没有超过材料的强度极限450MPa ,但最大值都超过了屈服极限310MPa,在这种情况下极易导致疲劳损坏,实际结构在最大应力处也是处于交变载荷作用的,如果上述薄弱部位存在材质缺陷时更容易导致非正常结构失效。(end)

中华心理网

陈永灿

深圳人民医院

朱淳

前列腺炎专科

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