Page 55 - 《橡塑技术与装备》2026年1期
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理论与研究
THEORY AND RESEARCH
采用直接耦合对调模螺母进行热变形分析，通过 到调模螺母外径径向变形 0.190 32 mm，外径轴向最
建立圆柱坐标系，得到调模螺母轴向变形、径向变形、 大变形 0.409 68 mm，外径最大总变形 0.448 75mm ；
总变形位移云图。 从外径变形可以看出，调模螺母外径整体呈 “ 马鞍型 ”，
1.2 有限元结果 即中间截面变形小，两端截面逐步增大。
图 2 调模螺母径向 / 轴向 / 总变形云图，可以得
图 2 调模螺母径向 / 轴向 / 总变形云图
1.3 理论计算
根据热力学，有线性热膨胀公式 [10] ：
ΔL=LαΔT （1）
式中 ΔL 为长度变化，L 为物体在初始温度下的原
始长度，α 为线膨胀系数，ΔL 为温度变化值。
理论圆环壁厚变形 [11] ：
ΔB=BαΔT （2）
理论圆环外径径向变形 [12~13] ：
ΔR=0.5DαΔT （3）
2 圆环热变形分析
为了总结内约束圆环外径热变形规律，对圆环进
行有限元分析，运用参数化和响应面工具进行实验， 图 3 圆环有限元模型
得出圆环内约束外径径向变形、轴向最大变形、最大 表 2 圆环有限元模型参数
总变形函数式，从而更方便地得到圆环类零件变形数 项目 代号 数值
圆环内径 /mm d 100
值。 圆环外径 /mm D 500
2.1 有限元模型 圆环高度 /mm H 200
圆环壁厚 /mm B 200
图 3 圆环有限元模型，对内径施加无摩擦约束， 初始温度 /℃ T 0 22
实际温度 /℃ T f 500
整体施加温度载荷 500 ℃，为避免欠约束对整体施加
温度变化值 /℃ ΔT 478
弱弹簧约束，采用直接耦合对圆环热变形分析，得到 弹性模量 /MPa E 200 000
泊松比 μ 0.3
圆环轴向变形、径向变形、总变形位移云图，表 2 圆 -1 -6
热膨胀系数 /℃ α 12×10
环有限元模型参数。
外径、圆环外径径向变形、圆环外径轴向最大变形、
图 4 圆环有限元分析项目流，将圆环内径、圆环
圆环外径最大总变形进行参数化和响应面分析，从而
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年
