冲击器旋转驱动装置分析

気まぐれ 2020年10月10日浏览：2173 评论：6

本案例通过Simsolid对石油钻探领域的液动冲击器旋转驱动装置受力状态进行分析。

首先导入模型，简化后的旋转驱动装置如图所示，其中灰色部分为驱动端位于钻具上部，通过齿根的上部、底部、侧部（仅一边接触）与被驱动端接触，并带动其转动。

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导入模型后可以在Setting下Material database中材料进行修改设定，本案例中选择AISI 8630钢作为两部件材料，性能参数如下：

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之后在Project tree中Assembly下单击各Part，在右侧一列Apply Material完成材料的定义，并在Connection中对接触情况进行观察，由于导入时模型时可以根据指定数值完成自动设置接触，可以在下图在看到在本模型中，与实际情况符合的约束已自动建立。

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由于本项目研究其在静力作用下的受力情况，因此在标题栏的Analysis下选择Structural linear，在如图所示工具栏中完成底部固定约束（Immovable Support），上部压力（Force，100000N），侧面扭矩（Remote，-100000N·M）的设定。根据计算精度，还可以在Project Tree下点击Solution Setting，通过Custom，对计算精度（1-7级），适应算法（Adapt to features和adapt to thin solids），精修等级（standard to high）进行勾选/选择，最后点击工具栏的Solve，大约只需十几秒即可输出结果，并在Result Plot中对等效应力、应变等进行查看。

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如图所示为等效应力分布结果，通过对Legend 可以对最大最小应力位置进行观察，还可以通过主工具栏中的pick info和result graph进行点、面的统计和规律性研究。可见结构中应力最大的位置出现在驱动端和被驱动端的齿根上面与下面接触位置，与现场使用中起裂位置一致，因此可以通过Simsolid等软件对其倒角结构参数和齿数等进行优化设计，以减少其应力集中，延长使用寿命。

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Simsold是一款高效快捷的有限元模拟软件，由于界面简洁、兼容性好、集成度高、无需划分网格（传统计算中约占总时长80%以上）以及计算精度高（与Abaqus、Ansys等计算结果差别在5%左右）等优点，为结构设计和仿真者提供了极大的便利，我们相信随着Simsolid算法的不断优化，Simsolid必将在更多专业领域发挥作用。