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覆帶是許多軍用和民用重型裝備運行設(shè)備的重要部件之一，可增大重型裝備的接地面積并保證與地面有良好的附著力，以提高裝備的機動性和通行能力。履帶又由多塊履帶板通過履帶銷連接而成，履帶板與地面接觸的一面還制有突起的履刺。由于履帶板的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對其強度分析所做的研究工作并不多，理論分析求解難度也很大，本研究嘗試?yán)?strong>有限元分析ANSYS軟件對其進行強度分析模擬，是在該方面工程案例應(yīng)用的一次探索和實踐。
履帶板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，繪制工作量大，利用ANSYS實體建模技術(shù)效率不高，因此先在SolidWorks中進行建模，再導(dǎo)人ANSYS中。實體建模的結(jié)果如圖所示。選擇Solid45單元類型，并定義材料屬性：彈性模量E=170GPa，泊松比u=0.33。網(wǎng)格劃分結(jié)工作時履帶板主要承受2種載荷：履帶銷對履帶板的拉力和負重輪對履帶板的壓力。為使問題簡化，在此僅考慮履帶板受拉的情況。假設(shè)履帶板所受拉力為90kN，銷孔長度分別為53mm和81mm。將載荷施加到三維實體中，結(jié)果如圖所示。從圖中可以看出，在銷孔處所受的力并不是均勻的，而是從中間沿圓弧面向2邊遞減。局部放大的加載圖如圖所示。ANSYS執(zhí)行求解命令，得到的等效應(yīng)力二圖如圖所示，履刺局部的應(yīng)力情況如圖所示顯然，最大應(yīng)力出現(xiàn)在履刺的末端，達到590MPa，且履刺末端附近的應(yīng)力水平普遍較高，遠遠高于履帶板的其他部位。除履刺末端外的其他部位應(yīng)力都很低，接近于0。
履刺末端存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，應(yīng)力水平最高，可能會出現(xiàn)斷裂失效。在承載的銷孔上主要為接觸應(yīng)力，從接觸中心線向2邊，應(yīng)力沿其表面逐漸減小。履帶板整體的平均應(yīng)力水平不高，但不排除某些部位發(fā)生疲勞失效的可能性。履帶板的材料一般為鑄鋼ZGMnl3，線收縮率大，導(dǎo)熱性差，鑄造過程中容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和疏松等缺陷，將成為履帶板疲勞斷裂的內(nèi)因。實際工程中，履帶板常常受到地面磨損而損壞，可從材料方面考慮選用新型鑄鋼，如ZGMn8CrMo，其生產(chǎn)成本與ZGMn13相當(dāng)，但耐磨性為其1.3倍，平均使用壽命為其2.8倍。
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