兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (3): 831-840.doi: 10.12382/bgxb.2021.0771
曾子豪1(), 张京东1, 龚雪莲2, 刘坤明2, 桂学文1, 廖日东1(
)
收稿日期:
2021-11-15
上线日期:
2022-07-02
作者简介:
曾子豪(1997—),男,硕士研究生,研究方向为装甲履带结构强度与优化。E-mail: 3120190459@bit.edu.cn
ZENG Zihao1(), ZHANG Jingdong1, GONG Xuelian2, LIU Kunming2, GUI Xuewen1, LIAO Ridong1(
)
Received:
2021-11-15
Online:
2022-07-02
摘要:
拉伸载荷是装甲车辆履带承受的主要载荷之一,是强度计算的重要工况,但是履带连接部件处的拉伸载荷分配尚不明确。为探究双销式履带板受拉伸时诱导齿与端联器上的载荷分配比例,针对某型装甲车辆履带板开展了单、双板履带板拉伸试验与仿真,研究不同块数履带板受拉伸载荷时载荷分配与应力结果的差异,并利用有限元法迭代计算确定履带受拉伸时稳定的载荷分配结果,提出一种快速计算履带板稳定载荷分配的两步计算方法。结果表明履带板拉伸载荷分配会随着履带板数目的增加发生变化,当履带板数目足够多时,端联器与诱导齿载荷分配趋向于1:2:1的分配比例。拉伸试验中履带数目的变化对履带板上最大应力以及履带销轴挠度均有一定影响,履带拉伸强度试验中应该加以考虑。
曾子豪, 张京东, 龚雪莲, 刘坤明, 桂学文, 廖日东. 拉伸载荷下双销式履带板强度计算方法[J]. 兵工学报, 2023, 44(3): 831-840.
ZENG Zihao, ZHANG Jingdong, GONG Xuelian, LIU Kunming, GUI Xuewen, LIAO Ridong. Strength Calculation Method of Double-Pin Track Shoes Under Tensile Load[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(3): 831-840.
拉力/kN | 单板应变/10-6 | 双板应变/10-6 |
---|---|---|
100 | 324 | 308 |
200 | 566 | 627 |
300 | 806 | 927 |
400 | 1048 | 1220 |
表 1 单双板履带相同位置处履带应变对比
Table 1 Comparison of track strain of single and double tracks at the same position
拉力/kN | 单板应变/10-6 | 双板应变/10-6 |
---|---|---|
100 | 324 | 308 |
200 | 566 | 627 |
300 | 806 | 927 |
400 | 1048 | 1220 |
接触刚度系数 | 单板拉伸最大应力/MPa | 双拉伸最大应力/MPa |
---|---|---|
0.1 | 273.63 | 286.57 |
1 | 281.48 | 294.98 |
10 | 281.49 | 294.98 |
100 | 281.49 | 294.98 |
表 2 接触刚度与最大应力关系
Table 2 Relationship between contact stiffness and maximum stress
接触刚度系数 | 单板拉伸最大应力/MPa | 双拉伸最大应力/MPa |
---|---|---|
0.1 | 273.63 | 286.57 |
1 | 281.48 | 294.98 |
10 | 281.49 | 294.98 |
100 | 281.49 | 294.98 |
部件 | 弹性模量 /GPa | 屈服强度 /MPa | 最大强度 /MPa |
---|---|---|---|
履带板 | 210 | 980 | 1 080 |
诱导齿 | 210 | 980 | 1 080 |
端联器 | 210 | 980 | 1 080 |
工装 | 210 | 980 | 1 080 |
销轴 | 200 | 875 | 930 |
橡胶衬套 | 8.5×10-3 |
表 3 履带板部件材料参数
Table 3 Material parameters of track parts
部件 | 弹性模量 /GPa | 屈服强度 /MPa | 最大强度 /MPa |
---|---|---|---|
履带板 | 210 | 980 | 1 080 |
诱导齿 | 210 | 980 | 1 080 |
端联器 | 210 | 980 | 1 080 |
工装 | 210 | 980 | 1 080 |
销轴 | 200 | 875 | 930 |
橡胶衬套 | 8.5×10-3 |
测量位置 | 单板拉伸试验与仿真对比 | 误差/% | ||
---|---|---|---|---|
试验应变值/10-4 | 仿真应变值/10-4 | |||
1 | 4.30 | 4.53 | 5 | |
2 | 3.27 | 3.15 | 4 | |
3 | 11.60 | 11.30 | 3 | |
4 | 9.68 | 9.32 | 6 | |
测量位置 | 双板拉伸试验与仿真对比 | 误差/% | ||
试验应变值/10-4 | 仿真应变值/10-4 | |||
1 | 11.60 | 10.80 | 8 | |
2 | 7.79 | 8.00 | 4 | |
3 | 6.01 | 5.42 | 11 | |
4 | 9.45 | 9.32 | 2 | |
5 | 6.69 | 6.44 | 4 |
表 4 试验测试与仿真结果对照
Table 4 Comparison of test and simulation results
测量位置 | 单板拉伸试验与仿真对比 | 误差/% | ||
---|---|---|---|---|
试验应变值/10-4 | 仿真应变值/10-4 | |||
1 | 4.30 | 4.53 | 5 | |
2 | 3.27 | 3.15 | 4 | |
3 | 11.60 | 11.30 | 3 | |
4 | 9.68 | 9.32 | 6 | |
测量位置 | 双板拉伸试验与仿真对比 | 误差/% | ||
试验应变值/10-4 | 仿真应变值/10-4 | |||
1 | 11.60 | 10.80 | 8 | |
2 | 7.79 | 8.00 | 4 | |
3 | 6.01 | 5.42 | 11 | |
4 | 9.45 | 9.32 | 2 | |
5 | 6.69 | 6.44 | 4 |
位移/mm | 诱导齿反力/kN | 端联器反力/kN | 载荷分配比例 |
---|---|---|---|
1.0 | 13.5 | 12.8 | 1.057 |
1.4 | 19.0 | 18.0 | 1.057 |
1.8 | 24.5 | 23.2 | 1.057 |
2.2 | 30.0 | 28.3 | 1.057 |
2.4 | 35.5 | 33.5 | 1.057 |
2.8 | 38.0 | 36.0 | 1.057 |
表 5 不同位移下诱导齿与端联器载荷分配比例
Table 5 Load distribution ratio under different displacements
位移/mm | 诱导齿反力/kN | 端联器反力/kN | 载荷分配比例 |
---|---|---|---|
1.0 | 13.5 | 12.8 | 1.057 |
1.4 | 19.0 | 18.0 | 1.057 |
1.8 | 24.5 | 23.2 | 1.057 |
2.2 | 30.0 | 28.3 | 1.057 |
2.4 | 35.5 | 33.5 | 1.057 |
2.8 | 38.0 | 36.0 | 1.057 |
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