复合材料薄片的静动态性能分析.pdf

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1、复合材料薄片的静动态性能分析周新光 王理(兰州石化职业技术学院， 甘肃 兰州 730060)摘要：利用ANSYS8.0软件对复合材料传动薄片进行了有限元仿真分析，并进行静动态应力计算，得出薄片中螺栓孔周边应力、应变沿路径分布的状态及变化规律，其结果对传动薄片疲劳寿命计算提供了可借鉴的方法。关键词：传动薄片；有限元法；复合材料；应力云图TheanalysisofthestaticanddynamicpropertiesofthecompositesheetZhouXin-guangWangLi(LanZhouPet

2、rochemicalVocationCollegeofTechnology,LanZhou,730060,Gansu,China)Abstract:FiniteelementsimulationanalysisoncompositedrivediaphragmusingANSYS8.0softwareandcalculationofthestatic/dynamicstress,obtainthestress/strainstateandvariationdistributedalongthepatharound

3、theboltholesonsheet,theresultprovidesareferencemethodforfatiguelifecalculationoftransmissionsheet.Keywords:transmissionsheetfiniteelementmethod;composite;stressnephogram机械传动的主要部件联轴器，即主动机和从动机之间的的位移量可根据角向偏差计算，固定轴向位移和径向位移。连接件，主要由两端法兰盘、中间节和传动薄片组成。而薄片是(3)惯性力造成的离心应

4、力 高速旋转中的传动薄片所产传递动力的关键。目前国内外市场上的传动薄片材料主要由生的惯性力在结构的应力计算中十分重要。可按f=(2πn/60)2rρ多片不锈钢片制成。在化工行业中，联轴器的传动薄片在实际加载计算，方向沿径向向外。圆环周围假定无其他载荷作用，固工作中受到化工生产环境的不利影响。如复杂气体(酸、碱、盐定螺栓孔其他方向上的位移量。等)的不断侵蚀，造成薄片在交变载荷作用下，极易发生疲劳(4)扭矩产生的薄膜应力 将扭曲造成的扭矩T，即产生[1～2]断裂破坏，从而使薄片寿命大大降低。本文从改变薄片材的力平均分

5、布给四个螺栓孔上，P=Tr/4，该力沿圆周作用于螺料性能的角度出发，将多层金属薄片研制改为复合材料。并用栓孔一侧的中部，固定轴向和径向位移。ANSYS8.0软件分析静、动态应力的变化规律，从中研究比较2圆环四分之一处的有限元模型薄片在不同材料下的影响因素，给复合材料传动薄片提供一个更全面的设计依据。由于所取研究对象为复合材料的圆环结构，根据薄片的力学模型简化，可在ANSYS8.0中创建实体模型。采用线性、层1薄片的力学模型状复合壳单元。如SHELL89进行有限元网格划分，生成了有限将八孔复合材料圆环薄片分割成四部

6、分，取其中一部分作[5]元模型。对复合材料薄片的研究是在宏观结构尺寸上组成新[3～4]。为研究对象，如图1所示，进行应力分析因复合材料薄片是的材料为依据，所以薄片各层间材料的参数与整体复合材料的一个圆环整体，所以无片间相对运动引起的误差。在薄片周边参数有直接关系，8.0软件的计算是以整体复合材料为研究对截面上可进行约束固定处理。螺栓孔处可根据不同情况给定工象进行的。复合材料具有很好的比刚性和比强性(弹性模量与作参数，确定轴向位移，固定径向位移。薄片内外边缘自由，小质量之比、强度与质量之比)。联轴器中的薄片，在实际

7、工作中孔内边缘采用刚性加固处理。它与主动轴、从动轴和中间节的法兰相连，并用多个螺栓通过根据实际工况存在四种应力：小孔加以固定，所以采用刚性域处理。边界条件和载荷可按简(1)安装误差引起的轴向弯曲应力 安装误差使薄片沿轴化的力学模型给出。ANSYS8.0自动生成有限元模型，节点数线方向发生弯曲变形，该变形位移加载在螺栓孔处的轴线方向为718、单元数836，在螺栓孔周围应力梯度较大，单元小、节点上，可假定径向位移和轴向位移不变。密。远离螺栓孔处，应力比较缓，单元大、节点疏，如图示3、4。节点编码在不同计算流程中可能存

8、在较小差异，但不影响静动态应力的计算分析。图1模型简化(2)安装误差引起的角向弯曲应力 由于在轴线角向的误差，使薄片沿轴线方向产生角向弯曲变形，此变形在薄片应力分析中十分重要，也是疲劳寿命的主要因素。螺栓孔在轴线上图2整体有限元模型图图3中间孔附近有限元模型图2015年05月

9、185理论·实践3复合圆环薄片的应力分析计算(1)结构尺寸和工作参数 ①单个薄片的结构是非金属和