过盈连接中平均接触压力的计算方法

1.理想状态轴和套筒过盈配合平均接触压力计算

1.1.假定条件

1)包容件与被包容件处于平面应力状态,即轴向应力为0;

2)包容件与被包容件在结合长度上结合压力为常数;

3)材料的弹性模量为常数;

4)计算的强度理论,按变形能理论。



1.2.理论计算公式

1)包容件(套筒)直径变化量e1

过盈连接平均接触压力计算的图1

2)被包容件直径变化量e2

过盈连接平均接触压力计算的图2

3)有效过盈量δ

过盈连接平均接触压力计算的图3

由上述公式可以得到,接触压力的理论计算公式如下

过盈连接平均接触压力计算的图4

过盈连接计算用的符号含义如下所示

过盈连接平均接触压力计算的图5

2.过盈配合平均接触压力有限元计算

Abaqus中,Interference fit负值表示过盈,正值表示间隙(注意定义过盈量时要使用幅值曲线)。如果要输出接触对的反力,需要在Step模块中设置历史变量输出。

2.1.过盈接触设置

过盈连接平均接触压力计算的图6

过盈连接平均接触压力计算的图7



2.2.边界条件

过盈连接平均接触压力计算的图8

取包容件与被包容件的一半进行建模,在截断面处施加轴向约束。假设过盈连接段结合长度为100mm。



2.3.等效应力云图

过盈连接平均接触压力计算的图9



2.4.接触压强

过盈连接平均接触压力计算的图10

过盈连接平均接触压力计算的图11

2.5.接触力

过盈连接平均接触压力计算的图12

该过盈连接的接触力为177kN,可计算得平均接触压强为14.09MPa。


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