预计出最大应变力的变形位置及变形形式，根据测试要求选定测试点。2）如果最大应力点的位置难以确定，或者为了了解截面应力分布规律和曲线轮廓段主应力过渡情况，可在截面上或者过渡段上比较均匀地布置5～7个测点。在已知主应力方向的情况下，应尽量保证贴片方向的一致性。......
2023-06-28
上连杆应力应变分析优化
【摘要】：上连杆在框架断路器操作机构的连杆结构中具有典型性，因此选择框架断路器上连杆为研究对象，使用ADAMS软件和ANSYS有限元软件计算机构运动过程中上连杆的应力应变，并比较ADAMS软件模态综合法和ANSYS有限单元法的计算结果。图3-8显示了ANSYS有限元软件有限单元方法计算出的t=0.0274s时刻，上连杆应力应变分布云图和3567号节点的应力应变时间历程曲线，可见上连杆的应力集中主要发生在内侧弯曲处，并与ADAMS软件刚柔耦合方法的计算结果吻合较好。
上连杆在框架断路器操作机构的连杆结构中具有典型性，因此选择框架断路器上连杆为研究对象，使用ADAMS软件和ANSYS有限元软件计算机构运动过程中上连杆的应力应变，并比较ADAMS软件模态综合法和ANSYS有限单元法的计算结果。
通过仿真分析上连杆为柔性体时，该1600A框架断路器刚柔耦合模型的闭合与分断过程，可以得到合分闸过程中上连杆的应力应变信息。图3-6列出了合分闸过程中上连杆应力应变最大的前10个节点信息，可见3567号节点在t=0.0274s时刻受到的最大冲击应力为799.09MPa，材料的最大应变为0.0049。
图3-5 框架断路器刚柔耦合模型
a）上连杆为柔性体 b）打击杆为柔性体 c）轴销为柔性体
图3-7显示了ADAMS软件刚柔耦合方法计算出的t=0.0274s时刻，上连杆应力应变分布云图和3567号节点的应力应变时间历程曲线，可见由于上连杆内侧弯曲处的变形较大，应力集中系数较大，因而应力应变也较大。该1600A框架断路器的闭合与分断过程中，连杆机构都要经过死点位置，图中1、2两个应力尖峰分别对应断路器闭合过程和分断过程中连杆机构经过死点位置的时刻。
图3-6 合分闸过程中上连杆应力应变最大的前10个节点信息
a）应力 b）应变
图3-7 上连杆的应力应变分布云图和3567号节点的应力应变时间历程曲线（ADAMS）
a）应力分布云图与3567号节点的应力时间历程曲线 b）应变分布云图与3567号节点的应变时间历程曲线
通过ADAMS软件导出断路器闭合与分断过程中上连杆的载荷历程（*.lod文件），并在ANSYS有限元软件中进行更细致的分析。图3-8显示了ANSYS有限元软件有限单元方法计算出的t=0.0274s时刻（对应*.lod文件中第354个载荷步），上连杆应力应变分布云图和3567号节点的应力应变时间历程曲线，可见上连杆的应力集中主要发生在内侧弯曲处，并与ADAMS软件刚柔耦合方法的计算结果吻合较好。
图3-8 上连杆的应力应变分布云图和3567号节点的应力应变时间历程曲线（ANSYS）
a）应力分布云图与3567号节点的应力时间历程曲线 b）应变分布云图与3567号节点的应变时间历程曲线
图3-9 上连杆3567号节点的应力应变时间历程曲线
a）应力时间历程 b）应变时间历程
为了便于比较ADAMS软件模态综合方法和ANSYS有限元软件有限单元方法对上连杆应力应变的计算结果，将图3-7和图3-8中3567号节点的应力应变曲线绘制在一起。由图3-9a可见，ADAMS软件模态综合方法和ANSYS有限元软件有限单元方法对于上连杆应力的计算结果吻合非常一致（两条曲线几乎重合）；图3-9b显示ADAMS软件模态综合法的应变计算结果略大于ANSYS有限元软件有限单元法，这是由于ANSYS有限元软件有限单元法考虑了材料的塑性变形，而ADAMS软件模态综合法是基于模态形变的线性叠加。
虽然ADAMS软件和ANSYS有限元软件关于应变的计算结果有一定差异，但是两者的变化趋势一致，考虑到疲劳是因变化的载荷引起的，可以采用ADAMS软件刚柔耦合方法的计算结果对零部件进行疲劳寿命分析，并且基于ADAMS软件应变计算结果的疲劳寿命评估方法更为严苛。
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