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离心载荷作用叶根结构的有限元分析

2024-06-10 20:57阅读：

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编辑：杭州那泰科技 www.nataid.com
离心载荷作用叶根结构的有限元分析
如图中所示的叶型部分截面，此截面沿径向向外的部分产生的离心力大小为64856.9 N，截面面积5.812cm2，应用材料力学原理，可知截面的平均应力大小为111.59MPa。图是有限元分析的此截面拉应力分布云图，由图可以看出，在远离边界处的应力大小在110MPa左右，两者相差很小。表明本文所建立的有限元模型是符合力学原理的。
分析以上计结果可以看出，在离心载荷作用下，叶根结
构应力总体水平比较高，局部也有非常大的应力集中。在没有考虑弹塑性的情况下，计算得到的应力最大值远远超出材料的屈服强度极限。为此，本文拟从以下几个方面来改善结构的应力分布状况：对应力集中部位进行结构优化，增加有效接触面积。增加销钉的刚度，减小其变形程度，减弱对孔边缘的挤压作用；加长叶根，增加销钉数口，改善应力分布。
本文采用以下3种方案对结构进行优化，并对优化后结构进行应力分析。为了和原设计结构下的应力分布状况进行对比，在计算中，采用和原设计方案相同的载荷工况和边界条件。3种优化方案分别为：
(1)叶根和轮缘上的销钉孔边缘加小角度倒角(0.2mmx2.2mm)，增加变形后的接触面积；
(2)采用直径为15mm的销钉，增强销钉强度和刚度；
(3)采用三销钉铆接的叶根。
在叶根和轮缘的销钉孔边缘增加一个小角度的倒角，尺寸大小为0.2mmx2.2mm，具体结构和计算结果如图所示，叶根和销钉的Von Miser等效应力分布以及销钉孔底端Von Miser等效应力沿销钉孔轴向的分布有所改善，从图可以看出，最大应力点向孔内移动，绝对值由原来的1 397 MPa降低至1 137Mpa。
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