基于CAE 的顶杆件强度有限元分析

周亚辉

（辽宁轨道交通职业学院，辽宁 沈阳 110023）

1 顶杆

根据现场实际需要，确定了薄壁顶杆的结构和尺寸，如图1 所示。顶杆作为中间联接件，其中左、右端面设置为平面，为了节省材料，中间采用中空设计。

2 强度分析

在有限元分析软件[1-2]中进行建模，选择单元类型、输入材料属性参数和网格划分。顶杆零件材料为Q345B,在有限元分析软件中输入材料属性，弹性模量E为2.12×1011Pa；泊松比μ 为0.31；密度ρ 为7.87×103kg/m3；重力加速度g 为9.8 m/s2。

顶杆左端面受力为400 N，转化为面力为：P=400/（3.14×52）=5.096 MPa，因此将5.096 MPa 面力加载到左端面，顶杆右端面设置为固定不动，施加载荷效果如图2 所示。

经过有限元分析软件计算，得出顶杆的应力云图，如图3 所示，在通用后处理器POST1[3-4]中，最大应力出现在左端圆心处，最大值为72.479 MPa。

薄壁顶杆的材质为Q345B，许用应力为[δ]=345 MPa。由图3 可知，薄壁顶杆的最大应力为δmax=72.479 MPa。那么从结果可以看出，最大应力值未超过许用应力，安全系数n=345/72.479=4.8，安全系数足够大，所以强度条件满足，薄壁顶杆工作过程中是安全可靠的。

3 结 语

利用有限元软件对薄壁顶杆进行了强度分析，在软件中进行了建模、网格划分、施加载荷和求解，得到了薄壁顶杆的应力云图，并对所得的云图进行了分析，可以确定在薄壁顶杆工作过程中强度足够，工作过程中是安全可靠的。