為幫助讀者更好地理解和應用SupreStat靜力學功能模塊，我們將陸續推出實際工程案例分析系列。本文是系列第一期，將以軸承座強度分析為例，展示完整的分析流程和方法。后續我們會分享更多不同類型的工程案例，敬請關注！

前言

軸承座作為機械行業的關鍵支撐部件，需承受徑向力和軸向沖擊，在交變應力下易產生磨損和偏心振動等問題，其結構設計直接影響使用壽命。一個可靠的軸承座對于減輕軸的偏心振動，保證機械設備的作業具有重要作用。

傳統解析法在計算其承載性能時誤差較大，而有限元法可有效模擬復雜幾何結構，通過網格劃分實現精確計算。目前，基于自適應網格的軸承座分析研究較少，本文將基于SupreStat靜力學功能模塊，進行軸承座的強度分析研究。

模型建立

軸承座的零部件由底板、支承板、圓筒、軸瓦等組成，根據軸承座的尺寸在SolidWork中將其建模。軸承座的主要結構參數如圖1所示。

圖 1 幾何尺寸

由于軸承座結構與載荷均為上下、左右對稱，僅需建立軸承座座體半側模型即可。這種簡化不僅減少計算時間和硬件需求，還便于設置符合結構實際變形情況的邊界條件。基于結構參數優化后的半側模型如圖2-3所示。

圖 2 半側模型

圖 3 半側模型

網格劃分

采用SupreStat自適應網格系統進行劃分，在保證網格精度前提下，可大幅降低總體網格規模，提高計算效率。

設置全局網格尺寸為3.0mm，網格光順5次，設置局部面加密，尺寸控制為0.3mm范圍，如圖4所示；尺寸控制為1.5mm范圍，如圖5所示。

圖 4 網格尺寸設置

圖 5 網格尺寸設置

網格模型如圖6-7所示，節點數量為10511個，單元數為58490個，網格質量絕大部分在0.7以上，最低為0.3，網格質量較好。

圖 6 網格模型

圖 7 網格模型

邊界條件定義與載荷施加

在進行有限元分析檢驗時，由于此模型使用4個安裝孔對軸承座進行固定，所以邊界條件設置為通過4個安裝孔和基座底面實施完全固定約束，如圖8所示。

因為只建立了軸承座座體的一半模型，需要設置對稱面約束，如圖9所示。

材料選用STEEL 4340 AISI OQ 1000 F 4 IN. ROUND（密度7833.4kg/m3，彈性模量2.068×10^9Pa，泊松比0.29）。

軸承所受的載荷遠大于自身的重量，忽略自重影響所引起的應力應變，施加載荷。軸承孔下表面徑向壓力60MPa，如圖10所示；軸承孔垂直圓周面受到軸瓦的軸向壓力為12 MPa，如圖11所示。

圖 10 徑向壓力

圖 11 軸向壓力

計算結果

將模型與邊界條件提交至SupreStat進行計算，得到米賽斯應力分布云圖，位移矢量圖、位移云圖和Z方向位移云圖，如圖12-17所示。

云圖顯示最大應力值為175.5Mpa，位于軸承孔下部圓柱面。該值低于材料屈服強度，證實軸承座設計滿足要求。

圖 12 米賽斯應力分布云圖

圖 13 米賽斯應力分布云圖

圖 14 位移矢量圖

圖 15 位移矢量圖

圖 16 位移云圖

圖 17 Z方向位移云圖

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參考文獻

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