液压机垫板的实验应力分析

　液压机模型为环氧树脂所制作,结构简图如图1。 由图可见,垫板、上、下横梁、柱套是由预紧拉杆固结一 体形成液压机框架。初步分析,在上、下横梁端部放置 垫板可改善端部受力状况,使梁端部的内应力,柱套压 紧力趋于均匀。与整机模型其它部件一样,垫板模型与 实际结构尺寸比亦为1∶20。按618#环氧树脂:固化 剂顺丁烯二酸酐:增塑剂邻苯二甲酸二丁脂=100∶35 ∶5配比,通过升温搅拌,浇铸成板状毛坯,二次固化 后,经机加工而成。

　　将垫板模型装配于整机上,实施模拟实际受力状 况的应力冻结。本文利用“应力可在模型内部冻结”及 “切削过程不影响冻结应力”这两种性质,使垫板受载 荷时产生的双折射现象永久保留下来,将模型切片置 于光弹仪中,观测记录应力条纹图,以此对垫板进行应 力分析。

1　垫板模型的切片

图2给出了垫板模型的外形尺寸切片位置,其中 10个螺柱孔的直径均为13 mm。垫板为对称结构,XZ 为其对称面,主要承受螺柱的预紧力作用。每根螺柱的 预紧力通过螺母及螺母垫片施加在垫板的外表面孔周 围。垫板内表面安装在上横梁(或下横梁)的端部,其受 力的接触面积比外表面受力面积大得多。因此,垫板的 光弹性应力分析主要是外表面的孔周围。由于垫板结 构对称及每一螺柱所加的预紧力相等,故只需分析半 个模型,即5个孔的受力状况。这5个孔周围的应力状 态相似,其危险应力出现在螺母垫片与垫板接触的部 位如图2虚线所示处。用σz表示为压应力,σr是以孔 中心为极坐标原点的法向应力,σθ为切向应力。为了 寻找和计算危险点的应力,本实验工作进行了多方位 的切片,见图2剖面。

2　冻结模型材料条纹值f的测定

　　为了保证被标定的材料冻结时,材料条纹值f准 确反映垫板模型材料的冻结性能,应将进行性能标定 的典型试件——对径受压圆盘,与垫板模型材料按同 一工艺流程制得,且与整机模型置于同一炉中,按同一 温度曲线进行冻结。

　　应力冻结时,圆盘中心的等差线条纹n0=3,圆盘 直径D=40 mm,施加的对径压力P=18.4 N,因此,f ==390 N/m·条。

3　切片的应力计算

　　将各切片磨削成均匀厚度t=4 mm,n为等差线条纹级数,可由

　　计算出各切片的最大剪应力。显然它们中的最大 者即是危险应力所在的孔。经观测比较确定最大应力 在3号机周围的虚线所示部位,7号孔次之,故仅对这 2个孔周围的应力进行计算。