基于光彈實驗的銷軸連接有限元分析方法研究.pdf

1、現代鋼結構中，銷軸連接作為一種重要的連接形式廣泛應用于起重機及其它各類起重設備中，其主要特點是傳力明確、構造簡單。典型的銷軸連接受力狀態(tài)為銷軸的多面剪切和孔壁的集中擠壓，其局部結構和內部應力狀態(tài)十分復雜，目前關于銷軸連接的計算方法計算精度不足，設計過程中通常選用較大的強度儲備來彌補，造成一定的浪費。因此，深入研究銷軸連接的載荷作用機理、應力分布和設計方法，對于指導工程設計和促進結構輕量化具有重要意義。
　　本文以典型的履帶起重機變

2、幅拉板的銷軸連接為例，基于相似理論，采用變態(tài)模型光彈實驗和結構有限元計算相結合的方法，分析銷軸連接受力特性，研究銷孔拉板的應力狀態(tài)。在研究過程中，首先依據拉板的幾何特征和光彈實驗條件制作變態(tài)光彈實驗試件，設計并完成光彈實驗;其次結合數字光彈性軟件Digital Photoelasticity和數據處理軟件Origin得到擠壓應力實驗結果;然后根據相似理論相關知識，推導銷軸連接的變態(tài)試驗相似率，獲得工程原型的擠壓應力大小及分布;接著以結果

3、為導向，確定與相似理論結果吻合度最高的ANSYS接觸模塊的實常數設置;最后根據有限元結果驗證手冊中擠壓應力計算公式。
　　光彈實驗和有限元分析均證明，拉板上的最大擠壓應力位置不在載荷線上，而在對稱軸兩側;σ=（P/h，L，μ）是線彈性平面應力問題的相似判據，即線彈性范圍內的平面應力與材料的彈性模量無關;摩擦系數0.1、許用穿透0.1、罰剛度0.35是工程原型ANSYS接觸分析的準確實常數設置，其中罰剛度的范圍可擴展為0.3～0.4