基于ABAQUS的夹钳钳口有限元应力分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第5期(总第150期)机械工程与自动化No．52008年10月MECHANICALENGINEERING＆AUTOMAT10NOct．文章编号：1672—6413(2008)05—0001—03基于ABAQUS的夹钳钳口有限元应力分析浮志强，何竞飞，邓华(中南大学机电工程学院，湖南长沙410083)摘要：应用ABAQUs有限元分析软件，建立巨型重载锻造操作装备夹持系统中夹钳钳口的有限元分析模型，并对模型在承受最大工作载荷时的应力进行了分析，计算出模型的应力分布和应力集中区域，从而为模型的结构优化提供了充分的理论数据。关键词：

2、夹钳钳口；有限元法；应力分析；ABAQUS中图分类号：TB115文献标识码：A0引言图1所示，图l(a)和图1(b)分别是不同视角的夹钳钳夹持系统是巨型重载锻造操作装备中的关键部分口模型视图。之一，而夹钳钳口是夹持系统的执行部件，在重载锻造操作装备中占有重要位置。ABAQUS被认为是功能最强大的有限元分析软件之一，可以分析复杂的固体力学、结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题。本文以ABAQUS有限元分析软件为平台，对夹钳钳口进行了有限元静力学分析，得出了夹钳钳口在最大载荷下的应力分布，La)(b)其结果对夹钳钳口的结构设计和优化具有一定的指导图l夹钳钳口的ABA

3、QUS模型意义。1．2划分网格1夹钳钳口ABAQUS有限元分析模型的建立网格划分质量的好坏直接影响求解精度和求解时有限元分析结果的可信度的高低直接受分析模型、间，不合理的网格甚至会导致求解过程的中断，所以载荷处理、约束条件和实际工程结构力学特性符合程度网格划分应该是分析过程中需要重点注意的一个环的影响，建立有限元分析模型时既要如实反映实际结构节。运用ABAQUS强大而便捷的网格划分功能，通过的重要力学特性，又要尽量采用较少的单元和简单的单在模型上设置全局种子的方法合理地控制网格密度。元形态，以保证较高的计算精度及缩小解题规模。将形状不规则的夹钳钳口几何模型分割成几个形状规

4、1．1建立ABAQUS有限元模型则的几何体，运用结构化和扫掠的网格划分方法，这本文采用先用Pro／E建立模型，再导人样就可以采用六面体单元得到规则和合理的网格。ABAQus中的建模方法。在Pro／E中可以方便快捷ABAQUS提供了数量众多的单元种类以满足各地建立结构模型，导入ABAQUS时，利用ABAQUS种分析类型的需要，本文采用C3D8R单元，即实体三的模型修复功能，消除几何模型中可能存在的如自由维八节点六面体线性缩减积分单元。C3D8R单元的求边、小平面、小尖角、微小缝隙等几何缺陷。这样采解结果较精确，而且当网格存在扭曲变形时分析精度用Pro／E和ABAQUS相结合

5、的建模方法，可以得到不会受到大的影响。较为精确的几何模型。夹钳钳口的ABAQUS模型如{I}973国家重点基础研究发展计划项目子课题(2006CB705404)收稿日期：2008一O1—07；修回日期：2008—04—30作者简介：浮志强(1980一)，男，河南新乡人，硕士研究生．研究方向为机械设计及理论。维普资讯http://www.cqvip.com·2·机械工程与自动化2008年第5期1．3边界约束条件的处理同方向视角的应力云图。由应力云图可知：①最大应边界约束条件施加是否合理直接影响到分析结果力为0．69MPa，远远小于材料的极限应力，满足强度的正确性和合理性。由

6、于是静力学分析，必须限制分要求，所以有必要对钳口进行结构优化，进一步减少析模型的刚性位移，在夹钳钳口的销轴孔面上施加总钳口的重量或体积，从而节约金属材料和降低成本，使体坐标系、Y、3个方向上的位移约束。钳口的结构更为紧凑；③应力在钳口和锻件的接触面1．4载荷处理上呈不均匀分布，应力集中出现在钳口前端和锻件相当夹钳钳口处于工作状态时，夹钳钳口的两个构接触的部位和钳口开槽的底部。为了减小应力集中，应成V形面的平面是工作平面。当上、下两个夹钳钳口考虑加强钳口前端和锻件相接触部位的强度。对于钳处于垂直位置时，下夹钳钳口所受载荷是最大载荷，此口的槽口部位，应考虑增大槽口部位的圆角半

7、径以减时锻件的受力如图2所示，夹钳受力是锻件受力的反小应力集中。作用力。正压力Ⅳ、Ⅳ沿夹钳钳口长度的分布情况与钳口和锻件的接触状态有关，这里假定正压力Ⅳ、N沿钳口长度呈三角形分布，如图3所示。Ⅳ的反作用力是夹钳钳口所受的最大载荷，由力矩平衡(见图3)可得：92N2sin(o／z)×÷—GLo一0。⋯⋯⋯⋯⋯(1)式中：——夹钳钳口夹角；图2夹钳在垂直位置时锻件的受力情况L——夹钳钳口长度；。——锻件重心至夹钳销轴中心的距离；G——锻件的重力。由公式(1)得：一《Ⅳ，2一—4Lsin—(0／2)。。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯