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结构构件中的裂纹会大大降低构件的强度,降低其使用寿命,给实际生产带来损失和危险,所以,对含裂纹的构件进行强度分析,具有十分重要的工程实际意义。
本文采用有限元分析方法,利用ANSYS有限元分析软件来对含有表面裂纹的电机轴进行分析,计算裂纹应力强度因子并估算其疲劳寿命。
首先利用ANSYS对含中心穿透裂纹平板进行分析,对裂纹前缘奇异网格的建立进行探讨,并计算出应力强度因子,通过比对验证了奇异网格建立方法的正确性和简便性。
对电机轴模型进行分析,通过观察应力云图发现其应力集中位置,与裂纹产生出符合;利用分离裂纹块体的方法建立裂纹模型,并通过前面验证的方法进行奇异单元网格划分,计算出含一个斜裂纹的电机轴的应力强度因子和J积分,证实了该网格划分方法和裂纹模型建立方法可以有效的适用于三维应力强度因子的计算。
对含折线裂纹的电机轴进行分析,计算出在不同载荷下的应力强度因子,利用复合裂纹判据判断断裂特性,并预测裂纹的疲劳寿命,估测出电机轴的剩余使用时间,防止了可能发生的危险。