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关于6061上车螺纹强度的计算?

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1#
发表于 2014-9-11 18:30:13 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
一根6061铝杆,直径Φ90mm,一端30mm车M86X3螺纹长30mm用于吊装,铝杆上承受大越2.5吨的重量,要求校核端部螺纹是否会破坏?7 R4 d6 y' F3 O7 h% X( J# N/ U) ]
计算如下:按照螺纹牙的强度计算公式:
4 g: f* [- L3 _4 k$ _      1.剪切强度条件 τ=F/(πdbu)≤[τ]  则 F=[τ]πdbu,式中d为螺纹大径Φ86mm, b为螺纹牙根部厚度,根据普通螺纹基本牙型可以算得b=P-P/8-P/4=5/8P=5/8*3=1.875mm,  u为螺纹工作圈数,u=H/P,H为螺纹长度30,则u=30/3=10圈,    许用应力[τ]按[σ]=σs/(3~5),[τ]=0.6[σ]计算,6061的σs=276MPa,则[τ]=0.6σs/5=0.6*276/5=33.12MPa,  则F=[τ]πdbu=33.12*3.14*86*1.875*10N=167.784KN;* N) }: V0 }' v. [0 V. ~
       2.弯曲强度条件 σ=6FL/(πdb^2u)≤[σ]  则F=[σ]πdb^2u/(6L),式中L为弯曲力臂,L=d-d2/2,中经d2=d-0.6495P,则L=d-(d-0.6495P)/2=86-(86-0.6495*3)=0.974mm,  [σ]=σs/(3~5)=276/5=55.2,  则F=[σ]πdb^2u/(6L)=55.2*3.14*86*1.875^2*10/(6*0.974)N=89.67KN;
* ]) J/ \, S( j! |) l! v8 o5 W        3.按F=89.67KN计算,能够承受的重量M=F/g=89.67/9.8吨=9.15吨≥2.5吨;/ B" z1 a. _! W( K7 D6 K
        4.故端部螺纹不会破坏;( J" J! v! z+ y! u; _
上面计算中,许用应力[τ]按[σ]=σs/(3~5),[τ]=0.6[σ]计算,是按普通钢材计算的,但材料为6061,不知道在这样计算是否合适?8 S9 `- _0 S8 x8 _4 o$ g
铝材上的螺纹许用应力是多少?
, {* W. Y5 n' y3 K5 {: \% s
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2#
发表于 2014-9-12 11:34:50 | 只看该作者
本帖最后由 dongst 于 2014-9-12 11:35 编辑
2 N. `2 l( v3 ]3 O+ t* b; _' @
2 e4 U( T' l) }/ {% [螺纹破坏,一看螺杆强度,二看是否滑牙。
1 ^/ C. D0 c4 d! G* w0 m4 E3 S2.5T的轴向的拉力在螺杆上产生的应力只有1~2MPa,所以主要是滑牙的情况。6 z; p3 D& p' z- b' e  N# }" D+ h& l
2.5T的力,大约40%会作用在第一圈上,所以第一圈载荷10KN。4 u" a; m+ e. z) U. ?* [
一圈螺纹面积约585mm^2.3 A5 W3 d" p& r; ^& W: g+ k
所以第一圈螺纹上产生的剪切应力约为17MPa。
2 b$ ~/ Y% t- F% b0 Y) G0 [! A这个6061杆件是变形铝,不知道有没有经过热处理,如果没有,那屈服强度不会超过55MPa。, j1 [, [* o& I+ ]( E
所以许用剪切强度不过55/(n*1.732)=31.75MPa/n
  ^% }6 h1 _; ^3 o5 V# `% f所以如果没什么冲击,速度不快的吊装,我认为也不会滑牙。: _& n: C, y( ^" T1 v5 H( p! A
5 c1 [1 v8 c3 f9 p) h$ c# p9 w
另外,我不是很理解楼主为何计算弯曲强度。% E7 `6 F" X: a& W7 P2 s2 s1 W
+ h& k+ F* o9 w5 z0 H3 ^2 y
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3#
 楼主| 发表于 2014-9-12 12:28:44 | 只看该作者
dongst 发表于 2014-9-12 11:34 9 I1 v0 E1 p' }/ c
螺纹破坏,一看螺杆强度,二看是否滑牙。5 |( L! l  p6 i3 d/ n
2.5T的轴向的拉力在螺杆上产生的应力只有1~2MPa,所以主要是滑牙 ...

# S7 y  X  d+ {" S9 J  [1 d* }如果将一圈螺纹沿螺纹大径d处展开,则可以看做是长度为πd的悬臂梁,假设螺纹所承受的压力作用在以螺纹中经d2为直径的圆周上,则螺纹不仅受压力作用,还将承受弯矩作用。) m4 V' _0 e9 b0 X: n1 `
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4#
 楼主| 发表于 2014-9-12 12:48:54 | 只看该作者
如果按照螺纹第一圈承受1/3载荷,对螺纹第一圈进行校核,则上面计算公式  2.弯曲强度条件的计算可改为1/3F=[σ]πdb^2/(6L),则F=8.967*3=26.9KN,  则能够承受的重量M=F/g=26.9/9.8吨=2.745吨≥2.5吨,所以端部螺纹强度足够。
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5#
 楼主| 发表于 2014-9-13 09:28:35 | 只看该作者
用软件做了一下应力分析,承受2.5吨的重量,螺纹根部最大应力达到72.83MPa,已经大于55.2MPa,那螺纹根部会不会破坏那?

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点评

载荷是直接加载在右端面上的,不具有依次递减的作用,但这样简化加载后,载荷就应该不是只作用在前几圈,也就是前几圈的载荷应该小于它们实际应该承受的载荷,那么仿真的应力也应该小于实际应力  发表于 2014-9-18 21:38
网格划分使用的是AutoGEM自动划分,边界条件是固定左端面,右端面上加载压力  发表于 2014-9-18 21:33
载荷作用在前几圈,依次递减,你认为你的云图是否有依次递减的特性?如果没有,那显然是模拟用的边界模型不对!  发表于 2014-9-15 12:12
你是怎么划分网格及加载边界条件的? 有限元不能生搬硬套!  发表于 2014-9-15 12:09
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6#
发表于 2014-9-13 16:30:17 | 只看该作者
学习来了朋友大师们
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7#
发表于 2014-9-17 21:16:42 | 只看该作者
我把你们的讨论保存了慢慢学习学习# k  f0 N$ P/ w  \5 A4 ~
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8#
 楼主| 发表于 2014-9-18 22:47:11 | 只看该作者
按照第四强度理论对应力进行校核:, v; B& L3 N1 [9 N( b) ]& [$ x+ T/ r5 _
1.τ=1/3F/(πdb)=1/3*2500*9.8/(3.14*86*1.875)=16.129MPa;
6 @' z6 ~4 A. y6 R8 v# D2.σ=1/3*6FL/(πdb^2)=1/3*6*2500*9.8*0.974/(3.14*86*1.875^2)=50.272MPa;; \1 K$ Z8 f9 E7 o
3.σ1=σ/2+√((σ/2)^2+τ^2)=55MPa* z, ]# h+ o6 g
   σ2=0MPa1 R" i; C" x  I3 T0 y9 ^
   σ3=σ/2-√((σ/2)^2+τ^2)=-4.732MPa& H. P+ }: y( X0 E# b9 L: |2 z
   σr4=√(0.5((σ1-σ2)^2+(σ2-σ3)^2+(σ3-σ1)^2))=57.512MPa;
, U. n1 l& P7 P& _! {' @4.σr4≥55.2MPa,故螺纹强度不足。
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9#
发表于 2014-11-26 20:46:14 | 只看该作者

/ v* Z/ R2 p  ?) n( y6 a
. j1 W( w% H, j& L大使首楼有点笔误~
4 F" a# s; s2 D" {$ w

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10#
 楼主| 发表于 2014-12-2 09:56:34 | 只看该作者
yhn567 发表于 2014-11-26 20:46 + `' v; l2 m' k3 R
大使首楼有点笔误~

* r* R2 l2 w8 C' g6 R- c3 U恩,呵呵,没注意,谢谢啦!! F0 F, P  Y% L& S7 K
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