吊杆关节轴刚度性能分析newmaker摘要：本文用非线性有限元软件ABAQUS计算了吊杆关节轴在不同工况下的载荷一位移 关系曲线，为该元件的设计优化选择和工程应用提供了模拟仿真和数据支持1、 给定条件橡胶材料硬度为57°sha（肖氏），天然橡胶单向拉伸压缩应力一应变曲线如图1所示 要求用ABAQUS分析元件的压缩刚度及挠度曲线、平均扭转刚度和平均扭摆刚度这是 首先要考虑橡胶与外钢圈过盈接触1.9mm后再加载的问题2、 计算建模利用ABAQUS建模，构造吊杆关节轴如图2所示图2ABAQUS计算模型的建立3、橡胶本构关系ABAQUS 6.1中提供了十六种橡胶材料本构模型，可以根据真实试验数据在ABAQUS/CAE 中分别自动计算拟合，用户可根据需求从中选择数据吻合较好的本构模型进行计算本题 计算中采用了二阶Polynomia l模型，根据图1中的数据拟合得010=0.1699,020=0.01197, 001=0.3629, 011=0.06863, C02=—0.04918由于关于橡胶体积变形的试验数据厂家没 有给出，计算中选取D1 =0.015 （为便于比较，亦给出D1 =0.026时对应的挠度曲线）。
4、算例结果讨论4.1、压缩刚度及挠度曲线计算压缩刚度和挠度曲线时，外套尺寸与连杆相同的钢筒，集中力加于钢筒外壁关节轴 采用类似于简支边界条件曲线中挠度为吊杆关节轴外壁在加载点对侧的位移值计算中橡胶与钢材之间的摩擦系数选为f =0.05滑移选用有限滑移采用了二阶 Polynomial 模型，橡胶材料参数为 010=0.1699，020=0.01197，C01=0.3629,C11=0.06863, C02=-0.04918与体积变形相关的 D 采取 D1 =0.015, D2=0.0为 便于比较，亦给出D1 =0.026, D2 = 0.0时对应的挠度曲线），由图中可见D数值对计算 结果的影响很大计算采用两个step,第一个step计算过盈配合，第二个step计算压力载荷图3是压缩 时对应的挠度曲线，图中给出了两个不同的D值对应的曲线，对于D1 =0.026, D2 = 0.0 情况，平均压缩刚度约为114.2KN/mm径向载荷20KN、130KN、233KN时的分别对应 的挠度为 0.152mm、1.064mm、2.040mm图3压缩挠度曲线4.2、平均扭转刚度约束条件为将钢筒外壁固定，载荷P分成两部分对称的施加于关节轴上，在关节轴的最外 端面上四个角点处施加位移边界条件，此位移边界满足绕轴线扭转3度的条件。
由角点处 反力求扭矩计算中橡胶与钢材之间的摩擦系数选为f =0.05滑移选用有限滑移采用了二阶Polynomial 模型，橡胶材料参数为 C10=0.1699, C20=0.01197, C01=0.3629, C11=0.06863, C02=-0.04918与体积变形相关的 D 采取 D1 =0.015，D2=0.001计 算共有三个step,第一个step计算过盈配合，第二个step计算压力载荷，第三个step计 算扭转载荷图4计算扭转的约束条件图5为扭转角对应于扭矩的曲线，平均扭转刚度约为438.6KN-m/度图5吊杆关节轴的扭转刚度特性4.3、平均扭摆刚度约束条件为将钢筒外壁固定，载荷P分成两部分对称的施加于关节轴上，在关节轴的最外 端面上两条棱线上施加位移边界条件，此位移边界满足A/140=sin3（的勺条件由棱线的反 力之和计算力矩计算中橡胶与钢材之间的摩擦系数选为f =0.05滑移选用有限滑移采用了二阶 Polynomial 模型，橡胶材料参数为 C10=0.1699，C20=0.01197，C01=0.3629， C11=0.06863，C02=-0.04918与体积变形相关的 D 采取 D1=0.015，D2=0.001。
计 算共有3个step,第一个step计算过盈配合，第二个step计算压力载荷，第三个step计 算扭摆载荷图6为扭摆时转矩与转角度关系曲线，平均扭摆刚度约为7933.3KN•m/度mgr图6吊杆关节轴的扭摆刚度特性一 岩.5主5、结论通过对吊杆关节轴刚度的计算可以得出如下结论：ABAQUS软件可以很好地处理橡胶材料 等非线性材料的计算问题，而且也能够胜任过盈问题的求解在过盈问题的计算中，可压 缩性的影响非常重要，同时两个过盈表面之间的摩擦性质对计算结果的影响很大参考文献：[1] 王勖成，邵敏著，有限单元法基本原理和数值方法，清华大学出版社[2] 黄克智，黄永刚著，固体本构关系，清华大学出版社,1999[3] ABAQUS/Thoery 用户手册 V6.1 HKS.INC 2000[4] ABAQUS/Standard 用户手册 V6.1 HKS.INC 2000(end)。