基于简化模型仿真的内螺纹应力分析方法研究

内螺纹通常是机械零件的疲劳强度薄弱部位。由于螺纹建模困难、计算量极大而且不容易收敛,工程上普遍采用无螺纹的简化模型进行仿真。简化模型的缺点是无法反映螺纹根部应力集中,所以应力结果是不正确的。针对此问题,提出一种基于简化模型仿真的内螺纹根部应力分析方法,该方法把内螺纹根部的应力分解成近源应力分量和远源应力分量,并根据它们的特点提出近源应力转换矩阵、远源应力转换矩阵的概念以及获取方法,利用这两个矩阵可以将简化模型仿真结果转换为近源应力和远源应力,然后叠加得到螺纹根部的最大应力。计算结果显示,内螺纹应力转换法基本上达到了三维细节模型的有限元计算精度,尤其是在疲劳强度薄弱部位即孔底端第一扣啮合螺纹根部,两种方法的结果吻合良好,证明了内螺纹应力转换法的精确性和有效性。