螺栓疲勞強度計算分析

1、螺栓疲勞強度計算分析摘要：在應力理論、疲勞強度、螺栓設計計算的理論基礎之上，以疲勞強度計算所采 取的三種方法為依據(jù)，以汽缸蓋緊螺栓連接為研究對象， 進行本課題的研究。假設汽 缸的工作壓力為01N/mm濕間變化，氣缸直徑 D2=400mm螺栓材料為5.6級的35 鋼，螺栓個數(shù)為14,在5 =1.5F,工作溫度低于15c這一具體實例進行計算分析。 利用ProE建立螺栓連接的三維模型及螺桿、螺帽、汽缸上端蓋、下端蓋的模型。先 以理論知識進行計算、分析，然后在分析過程中借助于 ANSYST限元分析軟件對此螺 栓連接進行受力分析，以此驗證設計的合理性、可靠性。經過近幾十年的發(fā)展，有限 元方法的理論更加完

2、善，應用也更廣泛，已經成為設計，分析必不可少的有力工具。然后在其分析計算基礎上，對于螺栓連接這一類型的連接的疲勞強度設計所采取的一 般公式進行分類，進一步在此之上總結。關鍵詞：螺栓疲勞強度，計算分析，強度理論，ANSYSW限元分析。Bolt fatigue strength analysisAbstract: In stress fatigue strength theory bolt, design calculation theory foundation to fatigue strength calculation for the three methods adopted accor

3、ding to the cylinder lid , fasten bolt connection as the object of research this topic research. Assuming the cylinder pressure of work is 0 1N/mm2 changes cylinder diameters between = = 400mm, bolting materials D2 for ms5.6 35 steel, bolt number for 14, in F = 1.5 F below 15 C , the temperature cal

4、culation and analysis of concrete examples. Using ProE establish bolt connection three-dimensional models and screw nut， cylinder under cover cover model. Starts with theoretical knowledge calculate analysis and then during analysis ANSYS finite element analysis software by this paper analyzes force

5、s bolt connection to verify the rationality of the design of and reliability. After nearly decades of development, the theory of finite element method is more perfect , more extensive application, has become an indispensable design, analysis the emollient tool. Then in its analysis and calculation f

6、or bolt connection , based on the type of connection to the fatigue strength design of the general formula classification, further on top of this summary.Keywords: bolt fatigue strength, calculation and analysis strength theory, ANSYS finite elements analysis.1緒論 錯誤！未指定書簽1緒論 錯誤!未指定書簽疲勞強度的概念及常見的疲勞損傷類

7、型 錯誤！未指定書簽影響疲勞強度的因素 錯誤！未指定書簽前景展望 錯誤！未指定書簽研究的目的意義 錯誤！未指定書簽2相關背景知識 錯誤！未定義書簽背景知識 錯誤！未指定書簽強度理論及疲勞強度的計算主要有三種方法：錯誤!未指定書簽2.4螺栓連接的結構設計的原則 錯誤！未指定書簽3 Pro/E三維造型 錯誤！未指定書簽ProE簡介 錯誤！未指定書簽螺栓連接零件圖 錯誤！未指定書簽4實例分析 錯誤！未指定書簽理論分析 錯誤！未指定書簽計算各力的大小 錯誤！未指定書簽理論分析總結 錯誤！未定義書簽5 ANSYST限元分析 錯誤！未指定書簽ANSYST限元分析 錯誤！未指定書簽分析軟件及工作原理介紹 錯

8、誤！未指定書簽ANSYS分析求解步驟 錯誤！未指定書簽ANSYS析 錯誤！未指定書簽ANSY分析總結 錯誤！未指定書簽總結 錯誤！未指定書簽參考文獻 錯誤！未指定書簽致詞t 錯誤！未指定書簽1緒論本章主要介紹疲勞強度的基本概念及疲勞損傷的類型，影響疲勞強度的因素，以 及作此設計的前景、目的和意義。緒論本次畢業(yè)論文研究的主要問題是一在強度理論基礎之上就螺栓的疲勞強度計算 及分析進行研究。為了便于機器的制造、安裝、運輸、維修以及提高其勞動生產率等， 廣泛地應用各種連接。螺栓連接、鍵連接、銷連接、怫連接、焊接、膠接、過盈連接， 其中螺栓連接因為其經濟性，方便性，可靠性，最常用，用的最廣，因而研究其在

9、不 同工作情況下的疲勞強度對于提高連接的可靠性，安全性，機械整體的性能，整個機械行業(yè)乃至整個國民經濟的增長具有重要的意義。 本論文側重研究其在交變應力情況 下的強度計算機分析。在冶金，礦山，工程，運輸?shù)葯C械設備中，承受變載荷的螺栓 連接廣泛地應用著，因而研究螺栓連接疲勞強度計算分析是十分必要和有實用價值 的。本論文有兩方面的任務一是疲勞強度的計， 二是對影響疲勞強度的因素進行分析， 就螺栓的疲勞強度計算展開，以汽缸螺栓連接實例把理論分析和有限元分析相結合， 然后就此得出螺栓連接疲勞計算分析的一般規(guī)律。疲勞強度的概念及常見的疲勞損傷類型如軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等，在工作過程中各點的應力隨時間

10、作周期性的 變化，這種隨時間作周期性變化的應力稱為交變應力（也稱循環(huán)應力）。在交變應力的作用下，雖然零件所承受的應力低于材料的屈服點， 但經過較長時間的工作后產生 裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象稱為金屬的疲勞疲勞強度是指金屬材料在無限多次 交變載荷作用下而不破壞的最大應力稱為疲勞強度或疲勞極限。疲勞破壞是機械零件失效的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計，在機械零件失效中大約有 80犯上屬于疲勞破壞，而且疲勞破壞前沒有明顯的變形，所以疲勞破壞經常造成重 大事故，所以對于軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等承受交變載荷的零件要選擇疲勞強 度較好的材料來制造。影響疲勞強度的因素金屬疲勞在交變應力作用下，金屬材料發(fā)生的破壞現(xiàn)

11、象。機械零件在交變壓力作 用下，經過一段時間后，在局部高應力區(qū)形成微小裂紋，再由微小裂紋逐漸擴展以致 斷裂。疲勞破壞具有在時間上的突發(fā)性，在位置上的局部性及對環(huán)境和缺陷的敏感性 等特點，故疲勞破壞常不易被及時發(fā)現(xiàn)且易于造成事故。應力幅值、平均應力大小循環(huán)次數(shù)是影響金屬疲勞的三個主要因素。前景展望伴隨著計算機技術的發(fā)展和各種分析軟件的成熟，ANSY SABAQU爾ASTRA NMARK ALGORZ及ADINA等為代表的一系列分析軟件的不斷完善，運動仿真技術的發(fā)展使其 理論分析有了更加堅實可靠的手段和依據(jù)， 使得其更加接近真實情況，各種仿真軟件 和分析系統(tǒng)的日趨完善使得對螺栓疲勞強度的分析計算更

12、加科學，可信。研究的目的意義螺栓連接的在各種設備及機械中廣泛應用，連接的可靠性，安全性事關生命及整個國民經濟的發(fā)展，可靠，嚴密的而強度理論研究是生產高強度， 高質量的零部件的 前提，可靠的連接是機械設備及其零部件正常，安全，高效工作的必然要求，所以進 行螺栓疲勞強度的設計計算分析是發(fā)展生產的必然要求具有重大的理論和現(xiàn)實意義。2相關背景知識本章主要講解進行螺栓疲勞強度計算分析所需要的理論基礎，包括強度理論及 疲勞強度計算的三種公式；螺栓連接的設計計算公式；螺栓連接的設計原則；強度計 算公式選擇的原則。背景知識強度理論及疲勞強度的計算主要有三種方法：若丫=常數(shù)，則也有a =1- 丫/1+ 丫 =常

13、數(shù)，即a 二常數(shù)，在圖2.1中設M點為 一工作點，這樣過原點的射線 OMB代表簡單就代表簡單加載情況。M點（假設在AB線上，一下均同假設）為工作應力點M按丫 =C線上，一下均同假設）為工作應力點M按丫 =C變化得到極限應力點聯(lián)解OM AB兩條直可得圖2.1丫 =常數(shù)時的極限應力a a am2-1m2-1則可求出點M點坐標對于點M點的應力極限為km max m a1( km max m a1( ma)m1 max2-2則根據(jù)最大應力求得的最大應力安全系數(shù)計算值及強度條件為n -ax an -ax a max k a一n m2-3按應力幅計算;o- min=C若man =C則有o-min = m

14、a =C,故在圖2中，過工作點M作與橫坐標夾角為45的直線MM ,則這條直線上任一點的應力最小值相同，即復合 （rmin= m a =C 的加載條件。M所代表的應力就是此情況下計算時應采用的疲勞極限應力。圖2-2（rmin=C時的極限應力聯(lián)解直線MM , AB方程2-4代入 mina C ,可解得M的坐標（Jm,（T 代入 min則根據(jù)最大應力求得的最大應力安全系數(shù)計算值及強度條件為2-5namax a m 21() m1n ) g2-5max a m ()(2 a min)按應力的循環(huán)特性保持不變（即丫 =0的應力變化規(guī)律計算即（rm=Cft圖3中，過工作點M,作縱軸白平行線MM ,則此直線

15、上任一點的應力,其平均應力相同，即符合m=b的力載條件。M點所代表的應力就是此情況下計算 時所采取的疲勞強度極限應力圖2-3（rm=C寸的極限應力聯(lián)解MM , AB兩直線方程2-6可得M點的坐標（6 根據(jù)最大應力求得的最大應力安全系數(shù)及強度條件為n max a m 21 () min)n2-7max a m ()(2 a min)2-7錯誤！未指定書簽。設計計算時，對上述三種情況的安全系數(shù)的校核公式的取舍， 要根據(jù)具體零件應力可能發(fā)生的規(guī)律來確定， 對于難以確定其規(guī)律的，往往采用y=C 的公式。螺栓連接承受單向穩(wěn)定變載荷時的疲勞強度計算。對于承受預緊力和變化的工作拉力的緊螺栓連接，假設加預緊力

16、F后，承受0F之間的變化的工作拉力，從圖所示的受軸向變載荷的螺栓受力情況圖可見，此螺栓所受的總拉力在FF。之間變化。由圖容易看出，當螺栓承受 0F脈動變化的工作載荷 時，螺栓內的應力為非對稱循環(huán)變應力。這是因為雖然外加工作載荷是脈動變化的， 但由于預緊力F的存在，螺栓所受的總拉伸載荷則是在 FF。之間變化的波動拉伸載 荷，如果不考慮螺栓摩擦力矩的扭轉作用，則螺栓受單向穩(wěn)定的應變力。對于受單向穩(wěn)定應變力的螺栓疲勞強度校核計算就可以完全按照上述變應力的 基本理論，至于具體使用那一種安全系數(shù)校核公式， 首先要看螺栓承受變應力的變化 規(guī)律如何，然后再確定。圖2-4軸向變載荷的螺栓受力情況2. 2螺栓設

17、計計算受力選擇原則迄今為止我們應經對螺栓承受變應力的情況有了深入的認識了，形成了一些較成熟的觀點，這里我們著重討論一下幾種。第一種：影響變載荷零件疲勞強度的主要因素是應力幅。所以螺栓的疲勞強度可以接應力幅進行計算，即選用公式 TOC o 1-5 h z nL na2-8a滿足此條件極為安全。, L ，,2第二種：由于 mn 4F / d1而F C為常數(shù)則min為常數(shù)，所以螺栓的 疲勞強度按照 min C的情況進行計算，及選用下式校核。最大安全系數(shù)1 () minna ()(2 amin)2-9滿足此條件即為安全第三種：C是最簡單的加載方式，而螺栓受載荷屬于復雜的非對稱循環(huán)變載荷，計算較為繁瑣。

18、由于工程上常把較復雜的問題簡單化成對稱循環(huán)處理的方法。所以螺栓的疲勞強度計算可以按照這種簡化方法，用Y=C規(guī)律進行簡化計算。n 1 na m2-10滿足此條件即為安全。緊連接（不加預緊 力）碳素鋼10-6.56.52.5-5合金鋼7-55緊連接（加預緊 力）碳素鋼1.2-1. 51.5-2.5合金鋼表1.1不同材料螺栓連接的安全系數(shù). 3螺栓連接的計算公式 TOC o 1-5 h z 松螺栓連接的計算公式： 2-11di24螺栓危險截面拉伸強度為：d1 , 4F2-12d1螺紋小徑，單位 mmF螺栓所承受的軸向工作載荷，單位 N0-螺栓連接白許用應力，單位 N/mrn緊螺栓連接的計算公式：ca

19、 2-13d；4bca螺栓預緊狀態(tài)下的計算應力，（7 ca=1.3 （7F-螺栓所受的預緊力，單位為 N.4螺栓連接的結構設計的原則.連接結合面的幾何形狀通常都設計成軸對稱的簡單集合形狀，如圓形、環(huán)形、矩形、框形、三角形等這樣不但利于加工制造，而且便于對稱布置螺栓，使螺栓組的 對稱中心和連接結合面的形心重合，從而保證連接結合面的受力比較均勻。.螺栓的布置應使各螺栓的受力合理。對于較制孔用螺栓連接，不要在平行于 工作載荷的方向上成排地布置 8個 以上螺栓，以免載荷分布過于不均。.螺栓的排列應有合理的間距、邊距。布置螺栓時，各螺栓軸線以及螺栓軸線和機體壁間的最小距離，應根據(jù)扳手所需活動的空間的大小

20、決定.分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應該取成偶數(shù)，以便在圓周上鉆孔時的分度 和畫線。.避免螺栓承受附加的彎曲載荷。Pro/E三維造型本章主要內容為三維造型軟件 ProE簡介及各零部件的三維模型和總裝配圖。ProE 簡介在中國也有很多用戶直接稱之為 “破衣”。1985年，PTC公司成立于美國波士頓， 開始參數(shù)化建模軟件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEEF生了。經過10余年 的發(fā)展，Pro/ENGINEER已經成為三維建模軟件的領頭羊。目前已經發(fā)布了 Pro/ENGINEEFWildFire6.0 （中文名野火6）。PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設計和機 械設計等方面的多項功能，還包

21、括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產品數(shù)據(jù) 管理等等。Pro/ENGINEER5提供了全面、集成緊密的產品開發(fā)環(huán)境。是一套由設計 至生產的機械自動化軟件，是新一代的產品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化、基于特征的實 體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能的綜合性MCA歐件。螺栓連接零件圖圖3.1螺母圖3.2螺桿圖3.3 汽缸上端蓋圖3-4 下端蓋圖3-5 總裝配圖4實例分析本章就汽缸螺栓連接這一實例，根據(jù)螺栓連接的強度理論進行計算分析。 4.1理論分析氣缸蓋螺栓連接的設計，如圖所示，已知：汽缸工作壓力 p在01N/mm區(qū)間變 化。 汽缸直徑為 D2=400mm螺栓材料 5.6級的35鋼，螺栓數(shù)目為 14

22、,使 F 1.5F ,用石棉銅皮墊片，工作溫度不高于15C。圖4.1氣缸螺栓連接模型（一）計算每個螺栓承受的最大工作載荷1）汽缸最大載荷 TOC o 1-5 h z Q -Df.p 4002 1 125664N4-1242）螺栓最大工作載荷F Q 1256648976N4-2z 14則螺栓工作載荷F在08976N之間變化剩余預緊力 TOC o 1-5 h z F 1.5F 1.5 8976 13464N4-33）螺栓最大拉力Fo F F 8976 13464 22440 N4-44）預緊力F Fo cF 22440 0.8 8976 15265N4-5C1 C25）許用拉應力 按控制預緊力取安

23、全系數(shù)，查機械零件手冊知a 300N/m辭，且翌 200N/mm2。n 1.5（二）按靜強度計算螺栓尺寸：翌 200N/mm24-6n 1.5（三）螺栓疲勞強度校核1）計算各參數(shù)a危險剖面積A 4 dl2 誓 （15.294）2 183.7mm24-7b螺栓受最大應力22440max Fo/A 福40 122.16N/mm24-8c螺栓受最小應力mind螺栓應力幅15259mind螺栓應力幅15259183.783.06N / mm24-9max min a 2max min a 2e螺栓平均應力122.16 83.06219.55N /mFS 24-10mmaxmmaxmin122.16 8

24、3.06102.16N/min2224-11f查機械零件手冊可知平均應力的折算系數(shù) 為對稱循環(huán)彎曲疲勞極限 又查手冊知 3.45 ,則綜合影響系數(shù)0.87 ,手冊知 3.45 ,則綜合影響系數(shù)0.87 ,0.93.450.87 0.94.44-12卜面分別用三種方法對該零件進行螺栓疲勞強度校核第一種方法：依據(jù)第一觀點，按應力幅計算，帶入公式2-8有滿足強度條件，安全。第二種方法：依據(jù)第二種觀點，按 min C規(guī)律計算，代入公式2-9,有1.39 n21 () min 2 210 (4.4 0.15 83.061.39 n()(2 amJ (4.4 0.15) (2 19.55 83.06)滿足

25、強度條件，安全第三種方法：依據(jù)第三種觀點，那C規(guī)律計算，代入公式2-7,有由計算可知設計滿足各項要求是合理的4.2理論分析總結三種計算結果分析歸納總結見下表表4-15乂算法有限元 比較按（Tmin=C的規(guī)律校核最大應力安全系數(shù)接應力幅規(guī) 律校核最大應力 安全系數(shù)按 y=C 規(guī) ANSYS律校核最大應分析力安全系數(shù)n1.391.632.07精確度精確近似n值大于前者不精確，n 值偏大。使用/、 安全5.1ANSYSW限元分析有限元法也稱為有限單元法，是隨著計算機的使用發(fā)展起來的一種有效地數(shù)值計 算方法。這種方法大約起源于20世紀50年代航空領域飛機結構的強度分析。 該方法 的思想是把整體結構看作

26、是由有限個相互連接二組成的集合體，每個單元賦予一定的物理特性，然后組合在一起就能近似的等效整體結構的物理特性然。有限元分析 （Finite Element Analysis , FEA）是在結構分析領域中應用和發(fā)展起來的，它不 僅可以解決工程中的結構分析問題， 同時也可以解決傳熱學、流體力學、電磁學和聲 學等領域的問題。由于有限元法計算精度高、適用性強、計算格式規(guī)范統(tǒng)一，有限元 計算結構已經成為各類工業(yè)產品設計和性能評估的可靠依據(jù)，已經成為設計學中不可缺少的一種重要方法，在大型結構應力應變分析、穩(wěn)定性分析、傳熱分析、電磁場分 析、流體分析等方面扮演越來越重要的角色ANSY馱件是融結構、流體、電

27、場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分 析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS開發(fā)，它能與多數(shù)CAM件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)白共享和交換，如 Pro/Engineer , NASTRAN Alogor , I -DEAS AutoCAD等，是現(xiàn)代產品設計中的高級 CAU具之一。 一、軟件功能簡介軟件主要包括三個部分：前處理模塊，分析計算模塊和后處理模塊。前處理模塊 提供了一個強大的實體建模及網格劃分工具，用戶可以方便地構造有限元模型； 分析計算模塊包括結構分析（可進行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動力學分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，

28、可模擬多種 物理介質的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力； 后處理模塊可將計算結果以 彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透 明顯示（可看到結構內部）等圖形方式顯示出來，也可將計算結果以圖表、曲線形式 顯示或輸出。軟件提供了 100種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結構和材料。 該軟件有多種不同版本，可以運行在從個人機到大型機的多種計算機設備上，如PC,SGI, HP SUN DEC IBMI, CRAW。目前版本為ANSYS5.7,其微機版本要求的操 作系統(tǒng)為 Windows 95/98或Windows NT也可運行于UNIX系統(tǒng)下。微機版的基本硬

29、 件要求為：顯示分辨率為1024X 768,顯示內存為2M以上，硬盤大于350M推薦使 用17英寸顯示器。啟動ANSYS進入歡迎畫面以后，程序停留在開始平臺。從開始平臺（主菜單） 可以進入各處理模塊：PREP7（通用前處理模塊），SOLUTION求解模塊），POST1（通 用后處理模塊），POST26時間歷程后處理模塊）。ANSY即戶手冊的全部內容都可以 聯(lián)機查閱。用戶的指令可以通過鼠標點擊菜單項選取和執(zhí)行，也可以在命令輸入窗口通過鍵盤輸入。命令一經執(zhí)行，該命令就會在.LOG文件中列出，打開輸出窗口可以看到.LOG 文件的內容。如果軟件運行過程中出現(xiàn)問題，查看 .LOG文件中的命令流及其錯誤提

30、 示，將有助于快速發(fā)現(xiàn)問題的根源。.LOG文件的內容可以略作修改存到一個批處理 文件中，在以后進行同樣工作時，由ANSY瀘動讀入并執(zhí)行，這是ANSY歆件的第三 種命令輸入方式。這種命令方式在進行某些重復性較高的工作時，能有效地提高工作速度。.1.2 ANSYS分析求解步驟1）實體建模；2）網格劃分；3）施加載荷：4）分析求解5.2 ANSYSb析5.1實體模型【ANSYSJ例】螺栓疲勞強度分析（GUI）計算模型見圖5-1，該問題的有限元分析過程如下。（1）進入ANSYS設定工作目錄和工作文件）程序一 ANSYS - ANSYS Interactive - Working directory （

31、設置工作目錄）一 Initial jobname（設置工作文件名）：Press - Run 一 OK(2)設置分析特性ANSYS Main Menu Preferences fStructural f OK(3)定義單元類型ANSYSMain Menu Preprocessor - Element Type - Add/Edit/Delete. f Add fSolid: Tet 10node 187(10節(jié)點四面實體結構單元)- OK (返回到ElementTypes 窗口)f Close (4)定義材料參數(shù)ANSYSMain Menu： Preprocessor - Material Pr

32、ops - Material Models - Structural - Linear - Elastic - Isotropic : EX 2.06e11 (彈性模量)，PRXY 0.3 (泊松比)-OK f鼠標點擊該窗口右上角的“X”來關閉該窗口PRO導入實體幾何模型ANSYS Main Menu Preprocessor - Meshing - MeshTool- 位于 Size Controls下的Lines : Set f要求選擇定義單元劃分數(shù)的線。選擇底座圓周縱向的 線OK- Element Size on Picked 在 No.of element divisions 下輸入：

33、5-OK- Mesh Volumes -Mesh - Pick all( 如圖 5-2)圖5-2網格劃分結果(7)模型施加位移約束ANSYS Main Menu:Solution - Loads- Apply- Stuctural-Displacement-on Lines-拾取底座底面的所有外邊界線- OQ選擇ALL DOF乍為約束自由度fOKNSYS Main Menu:Solution -Loads-Apply-Stuctural-Displacement -on Lines - 拾取底座底面螺栓孔邊界線-選擇UYOK(8)模型施加載荷和約束.在底座上表面施加工作載荷ANSYSMain

34、Menu Solution -Loads -Apply - Structural -Pressure - On Areas 拾取底座上表面 fOK - VALUE -125664 f OK 用箭頭顯示壓力值ANSYS Utility Menu : PlotCtrls -Symbols (Show Pres and convect as ) fOK SAVE-DB保存數(shù)據(jù)庫(9)分析計算ANSYS Main Menu Solution - Solve - Current LS f OK（10）結果顯示ANSYSMain Menu General Postproc - Plot Results -

35、 Deformed shape Def shape only -OK（返回至U Plot Results ） - Contour Plot -Nodal Solu - Stress fvon Mises stress -OK （還可以繼續(xù)觀察其他結果）（11）退出系統(tǒng)ANSYS Utility Menu : File - Exit Save Everything fOK（12）計算結果驗證按以上計算方案，可得到最大 Von Miss等效應力和最大的Y方向應力分別為：34.6MPa 12.8 MPa,等效應力與Y方向應力分布分別如圖5-3、5-4所示。（a） Von Mises等效應力（Pa）

36、（2） Y 方向（垂直方向）的應力（Pa）圖5-3 : Von Miss等效應力（Pa）圖5-4: -Y方向（垂直方向）的應力（Pa）螺栓疲勞強度計算結果為驗證計算結果，氣缸底座為參考對象，假設其受均布載荷，-Y方向（垂直）應力為：8976N/ （3.14X （14/2） 2） =58.3 MPa12.8 MPa可見與上右圖相吻合。5.3ANSY的析總結由ANSY分析可知此種設計及其參數(shù)滿足各項要求。氣缸的螺栓連接設計是合理 的。有限元分析在設計的過程中發(fā)揮著非常重要的作用應該引起大家的重視根據(jù)以上比較分析，我們很容易看出，若按規(guī)律設計計算， n值偏大，使用不安 全，故在安全性要求較高及精度要

37、求高的設備中研發(fā)設計時很少用； 變載荷螺栓疲勞 強度設計若按規(guī)律進行計算，具備足夠的精確度，所以在精度要求高， ，特別重要的 機械設備常采用這種方法，是用的范圍最廣的；接應力幅強度條件計算，精確度次之， 但是由于其方法比較簡單故在一般的機械設備中經常用到。由ANSYST限元分析結果可知，設計完全符合強度要求。雖然有限元對零件進行 塑性變形計算的時間遠大于進行彈性計算所需的時間。但是零件在使用期限內，其疲勞載荷系列中往往只有很小一部分使材料進入了塑性區(qū)；絕大部分的載荷序列都只使材料發(fā)生彈性變形，而彈性有限分析的速度是很快的，所以可以使用。疲勞破壞是機械零件的常見破壞形式，對零件進行疲勞計算分析對

38、于設計而言至 關重要的環(huán)節(jié)之一。隨著有限元法的廣泛應用與結構受力分析。很多疲勞分析軟件都 直接使用有限元軟件的分析結構作為輸入。 象ANSY隨種優(yōu)秀的分析軟件在機械設計 領域必定得到更加廣泛的應用。參考文獻 TOC o 1-5 h z 1劉鴻文.材料力學。4版。北京：高等教育出版社，2004。2濮良貴 紀名剛，機械設計。8版，北京：高等教育出版社，2006.3王步瀛.機械零件強度計算的理論和方法。北京：高等教育出版社，19864卜炎.螺紋連接設計與計算。北京：高等教育出版社，19935蘇謝聯(lián)先C Bo機械零件的承載能力和強度計算。汪一麟，等譯。北京：機械工業(yè)出版社，19846劉莉莉，張德豫.螺栓疲勞強度的計算再分析選自焦作礦業(yè)學院學報1993.4月5961,56-587周開