某型牙輪鉆機在工作時是兩根鉆桿接桿鉆進的。鉆桿主要承受軸壓力和回轉扭矩的作用，其外壁受孔壁和巖渣的強烈摩擦，工作條件惡劣，常發生損壞。其主要失效的形式有斷裂、磨損、彎曲、脫扣等。斷裂主要發生在三個接頭部分。原因除焊接質量難以保證外，應力集中是一個重要原因。對其進行強度分析，如果全部采用體單元，需要很大的存貯空間，一般微機不能完成。本研究先采用梁單元進行計算，然后對三個接頭部分以體單元進行細劃分，各接頭的邊界用梁單元的計算結果以邊界單元的形式輸人。這樣的計算分析取得了良好的結果。
      圖示為兩根鉆桿連在一起的鉆桿簡圖。其高度近18米。接頭1與鉆架上的回轉加壓小車相接，接頭2聯接兩根鉆桿，接頭3與鉆頭相接。共劃分99個梁單元、100個節點。約束情況由于鉆桿的高度很高，與上、下固定端的高度相比很大。故認為上、下端點可繞X和Y方向轉動。
      載荷情況根據鉆桿工作情況·確定如下兩種載荷工況：①正常鉆進，以正常工作時的軸壓力和扭矩作用于鉆桿。②突然卡鉆，當巖渣未能及時排出孔外時，或鉆頭遇到巖縫時易出現卡鉆。當突然卡鉆時，瞬間作用在鉆桿上的力達到最大軸壓力和最大扭矩。
      三個接頭是從梁結構單元中截取出來的，并重新以體單元的形式進行劃分，這就要求每個接頭截面處的受力大小與變形大小完全與梁單元對應節點處的節點力與節點位移的大小相同。為滿足這一要求，在計算中采用邊界單元進行模擬。
      對于三個接頭的體單元，接頭1上部所加的力即為兩種工況所確定的外力，而下部所加的力以及接頭2上、下部所加的力和接頭3上部所加的力均為梁單元計算出的節點力，下部各節點全部約束。由于梁單元計算出的節點力中的剪力和彎矩相比軸向力和扭矩在數值上是很小的，故忽略剪力和彎矩的影響。同時，梁單元計算出的節點位移，僅Y方向位移和繞J軸轉角較大，則其它方向的位移可忽略。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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