1   概述

本研究主要对横向传动拉杆器械在拉伸限制、拉伸极限、压缩限制、压缩极限载荷工作条件的安全性能进行力学数值仿真评估，研究小孔应力集中。

2   横向传动拉杆组成及计算要求

2.1结构组成

横向传动拉杆结构形式见图1所示，材料见表2-1所示。

表2-1     横向传动拉杆结构各部位名称以及材料

2.2横向传动拉杆极限强度测试过程

1.拉伸限制载荷 1500N,极限载荷2250N

2.压缩限制载荷 1500N,极限载荷 2250N

3.拉伸限制载荷 4200N,极限载荷 6300N

4.压缩限制载荷 3600N，极限载荷 5400N

检查整体应力分布以及应力集中系数。

3 计算方法

使用ANSA软件建立拉杆有限元网格模型、结合ABAQUS定义边界条件、施加载荷等，所有前处理内容都在ANSA中完成。使用ABAQUS/Standard隐式求解器进行求解，并使用ABAQUS后处理查看器进行结果分析。

4 数值有限元模型的建立

4.1 坐标系定义及网格模型

利用ANSA软件建立计算模型前处理，模型主要采用MAP型四面体二阶修正单元。单元基本尺寸1mm,小孔部位尺寸进行局部加密大小为0.3，确保计算精度，最终整个模型共有实体单元216482个。网格模型及坐标系如下图4-1所示：

图4-1 网格模型及坐标系

5  拉杆强度校核

拉伸载荷 1500N：

根据极限载荷实验条件，1.拉伸载荷 1500N对应条件下的应力峰值如下：

拉杆中间应力为25.63MPa；

观察孔边最大应力为67.30MPa；

   应力集中系数为2.626.

5-1完整拉杆、中部及孔位应力云图

理论校对：

拉杆中间理论应力计算：由材料力学可知拉压杆横截面正应力计算公式为=

本次计算模型中部内径5.5mm,外径7mm 面积A=3.14*（49-30.25）=58.875mm²

理论计算与软件结果一致。

单向拉伸平板上开小圆孔时的应力集中系数K_t=3^[1],本次计算案例为空心轴开孔结果为2.626较为接近。

参考文献：[1]张丽,孙铁.开孔处应力集中系数的简化计算[J].当代化工,2014,43(01):142-143.DOI:10.13840/j.cnki.cn21-1457/tq.2014.01.011.