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本文格式为Word版，下载可任意编辑——有限元分析大作业双转轴后轴应力分析双转轴后轴应力状态分析

1.问题描述1.1．问题的提出

在航空、航天等领域，风洞试验模型的支撑机构是进行实物仿真的关键硬件设备，在飞行器的风洞试验研制过程中起着极为重要的作用。仿真测试的支撑机构可以模拟飞行器在空间实际飞行时的各种神态，复现其运行时的运动学和动力学特征，从而可以对飞行器的制导系统、控制系统及其相应器件的性能进行反复测试，获得重要的试验数据。

本问题针对前一阶段试验室为绵阳2.4m×2.4m跨声速风洞设计的双转轴支撑机构利用有限单元法进行强度分析和校核。（具体为双转轴机构的后轴进行强度校核）。图1-3为双转轴的实体图和三维仿真图。

后轴为双转轴支撑至关重要的部件，其应力状态决定了双转轴系统的安全性和工作寿命。

双转轴后轴图1双转轴现场装配图1

图2双转轴现场装配图2

图3双转轴三维仿真图

1.2．分析的目的：

通过分析后轴的应力状态，验证后轴结构设计方案的可行性和安全性，优化轴承的布置方案和轴系结构。

2.建立有限元模型的描述

2.1.建立几何模型

(1)模型的简化，由于双转轴后轴存在一个斜置的走线孔（用于前轴系统电缆和试验信号线的布置），因此不能通过轴对称简化为平面2维模型进行简化处理；同时，后轴所受载荷中存在扭矩，而且轴有不同的受力神态，不同神态所受的载荷方向不同，故采用完全三维立体模型。同时，为了加快计算速度，优化计算模型，建模时，对后轴结构上的一些微弱结构如螺纹孔、倒角等进行简化。但是，由于轴承挡圈槽造成了轴结构的形状突变，可能产生应力集中，故保存该结构。

图4

(2)模型的建立过程：由于利用三维建模软件中做出的模型在导入ansys中时总是在走线斜孔部分出现失真的状况，故采用在ansys中直接建模的方式，以保证计算结果的可靠与确凿。计算模型的建立过程如图5~8所示。

首先，先建立轴和孔的对称截面，如图5所示，将所建立的两块面积分别绕其对称轴进行旋转，得到一个空心轴和

一个实心圆柱。（如图7），然后利用布尔运算中的subtract命令进行操作，得到最终的后轴模型。过程如图5~8所示：

图5

图6

图7

图8

2.2输入材料参数：

由于后轴的材料选用的是30CrMnSiA合金钢，故计算中选用合金

钢的材料参数，设置弹性模量为2.06e11，泊松比为0.25。材料许用应力为870MPa，由于双转轴重量仅为百公斤级，而

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