3 分析與比較
   
    3.1 壓環(huán)剛度對(duì)比分析
   
    為了增加壓環(huán)的剛度，必須縮短其單根長(zhǎng)度，這樣就需要將壓環(huán)截為更多段。我們針對(duì)3段到16段中能夠被360度除盡的段數(shù)進(jìn)行了模態(tài)分析及靜力分析，因?yàn)檫@些樣本在加工中較易實(shí)現(xiàn)。力圖通過(guò)分析剛度比及靜位移量曲線圖，從剛度和抗變形能力兩方面來(lái)找出壓環(huán)的優(yōu)化分段方式。
   
    3.1.1 模態(tài)分析
   
    此次模態(tài)分析使用cosmos軟件作為求解器，材料取普通碳鋼，其主要參數(shù)為：彈性模量210GPa、泊松比0.28、密度7800Kg/m3。由于壓環(huán)的應(yīng)力釋放和變形主要是在螺釘卸除后的自由狀態(tài)發(fā)生，且都為徑向彎曲變形。為了使各段模態(tài)振型一致（徑向彎曲振型），便于比較，采用約束模態(tài)方式針對(duì)3段、4段、5段、6段、8段、9段、10段、12段、15段、16段共10個(gè)工況計(jì)算其一階模態(tài)，約束狀態(tài)模擬端部螺釘緊固其余螺釘松開(kāi)的情況，即限制每段壓環(huán)端部的三個(gè)平動(dòng)以及底部的軸向平動(dòng)。經(jīng)求解3段方式一階振型及頻率見(jiàn)圖11，各段方式一階頻率及與3段方式質(zhì)量比見(jiàn)表1。
        

    圖11：3段方式剛度

    
    在模態(tài)分析中，設(shè)壓環(huán)無(wú)其它類(lèi)型振動(dòng)的參與，理想化為簡(jiǎn)諧振動(dòng)。簡(jiǎn)諧振動(dòng)頻率計(jì)算公式[2]如下：
 （1）
    式中k為剛度、m為質(zhì)量、f0為固有頻率。設(shè)3段方式固有頻率為f3，剛度為k3，質(zhì)量為m3；其余各段固有頻率為fn，剛度為kn，質(zhì)量為mn。
   
    將f3、k3、m3代入式（1）得：
    
    （2）
   
    將fn、kn、mn代入式（1）得：
    
    （3）
   
    將式（2）除以式（3）得：
                                  
    （4）
   
    將表1帶入式（4），可得各段與3段方式的剛度比，見(jiàn)表2。
   

    
    將表2數(shù)據(jù)做成散點(diǎn)折線圖，見(jiàn)圖12。
   

    圖12：各段剛度比散點(diǎn)折線圖

    
    3.1.2 靜力分析
   
    靜力分析力圖模擬在徑向回復(fù)力的作用下，各段壓環(huán)的位移情況。影響壓環(huán)回復(fù)力大小的因素很多，如切削方式、截?cái)嗲闆r、熱處理?xiàng)l件等。每段回復(fù)力的具體數(shù)值是無(wú)法通過(guò)計(jì)算求出的，因此只能通過(guò)假設(shè)進(jìn)行定性分析，為每段壓環(huán)的自由端面施加1000N的徑向力，約束方式與模態(tài)分析相同，計(jì)算自由端在相同受力情況下的最大位移量，并作趨勢(shì)分析。經(jīng)求解3段方式靜位移量見(jiàn)圖13，各段方式靜位移量見(jiàn)表3。
   

    圖13：3段方式位移量

    
    將表3數(shù)據(jù)做成散點(diǎn)折線圖，見(jiàn)圖14。
   

    圖14：各段位移量散點(diǎn)折線圖