等速旋转开口薄壁圆环的力学分析问题

针对开口薄壁圆环等速旋转的情形进行应力分析,得到理论计算公式,通过分析发现在薄壁小曲率开口圆环匀速旋转情形下,拉压应力可以忽略,而剪切应力及弯曲应力均不应忽略。利用能量原理分析得到圆环开口端点张开位移的计算公式,分析发现开口端点的张开位移与开口圆环旋转角速度的平方成正比,与材料的质量体密度ρ的一次方成正比,与圆环理论半径R的五次方具有同样数量级的结论。

开口薄壁圆环的弹性分析

构造满足平衡性要求的允许应力场对内圆边界受均布载荷的开口薄壁圆环应用最小余能原理作弹性分析，应力解以级数形式表达。给出了算例。

φ98卡环啮合过程力学行为的数值模拟

提出了卡环制造过程中搭叠长度的确定方法,根据卡环的精度和啮合力要求,设计了由粗到精,再由精到粗,最后由粗到精的迂回制造工艺。对啮合工序进行力学分析,提出了端点弹性极限位移、搭叠长度和啮合力计算模型;开发了卡环制造辅助工艺系统———Shuttle,对卡环啮合工序进行了模拟,并结合实验讨论了端点弹性极限位移、搭叠长度和啮合力的影响。研究表明,当卡环的径高比从38.0增加到52.0,卡环接口端点弹性极限位移从2.5mm非线性增加到3.6mm。98卡环的弯曲后搭叠长度为8.0mm^10.0mm。当截面惯性矩从8.8mm4增加到20.0mm4时,卡环啮合力从20.5N非线性增加到40.8N。

φ100卡环热弯模型值的数值分析和计算

用ANSYS软件建立卡环的三维实体模型,并对卡环的啮合过程进行了有限元分析和计算。算出卡环上各点的x方向位移和y方向位移,通过矩阵运算求出各点的径向位移。然后建立卡环修正后的三维实体曲线形模型,重新计算出环上各点的径向位移,再修正。通过2次逼近后获得啮合后误差小于0.02 mm卡环的热弯模型值,为卡环的精密设计和制造提供了理论依据。