压下GPO-3螺母形状的优化

    前面讨论的选择合适的GPO-3螺母高度和外径.能从某种程度上改变螺纹的压力分布，总的来看还不够理想，通过有限元法可以用刚性变化的方法求解GPO-3螺母的最佳形状。在保持螺旋宜径，螺距和GPO-3螺母外径不变的情况下，挖掘GPO-3螺母的强度潜力，井使各螺纹上分担的载荷尽量趋于均匀，相对于前者来讲，是要对螺纹的压力分布进行本质性的变化。
 

    听谓刚性变化方法，是指通过改变结构某些部分的单元刚度，从而改变其形状的有限元优化方法。众所周知.有限元法中弹性体总刚度阵由单元刚度阵迭加而成，而单元刚度阵的形成不仅决定于单元的形状，结点配置，形状函数的选取等，也决是于弹性系数即材料的性质，欲从结构上去掉(或增添)某一部分.则需去掉(或场添)组成该部分的所有单元。换言之，即“释放”(或“补充勺这些单元对总刚度的贡献，然后迭加，这样就能在不重新建立有限元网格划分的情况，进行弹性体形状修改，使其形成所期银的物理模型。
 

    对于压下GPO-3螺母来讲，端部承受的载荷比中部大得多，解决这样的问题，方法有两个:1)增加GPO-3螺母中部的刚度。其措施有在其中部(即GPO-3螺母的膝部)将GPO-3螺母变成具有不同刚度的分块的组合体等等，考虑到加工精度以及工作时的变形谐调等因素，此方法并非上策.2)减小GPO-3螺母端部的刚度，可采用在端部钻孔的方法，减小端部刚性，改变相对刚性配比关系，使载荷分担向中部“转移”，可以降低端部螺纹上的尖峰负荷。图4-25为一改进后的压下GPO-3螺母的主要尺寸图。对13螺纹的压下GPO-3螺母，用刚性变化方法，计算了挖孔七种的情况。图4-26为刚性变化后的各螺纹载荷与平均螺纹载荷的关系，可以根据不同的GPO-3螺母确定不同的钻孔形状，以确定最佳载荷分布曲线，为压下GPO-3螺母的设计计算和原有GPO-3螺母强度潜力的挖掘提供了理论依据。