项目来源：福建省龙溪轴承（集团）股份有限公司 项目编号：
传统的铰节点一般仅能满足平面内的转动性能，平面外不能发生转动。在建筑行业一些特殊的结构中，采用了以推力关节轴承为转动中心的万向铰节点，该节点不仅具有平面内外的转动性能，即实现双向铰的要求，而且还能满足三方向受力的要求。此种类型铰节点的轴向承载力大于径向承载力。推力关节轴承本质上属于机械件，建筑中应用尚不多，无设计规范依据。因此有必要对构件进行安全性分析计算。
本项目主要根据福建省龙溪轴承（集团）股份有限公司提供的万向铰节点三维模型,对其采用有限元结构软件ANSYS对万向铰节点进行强度校核，为设计制造提供依据。
1 力学模型的简化及假设
根据企业提供的万向铰节点三维模型及二维加载示意图，主要研究两种不同工况下万向铰节点各部件的应力变化规律，为此做了相关的简化及假设。
万向铰节点三维模型示意图
万向铰节点二维加载示意图
2 万向铰节点有限模型
对万向铰节点模型进行材料参数设置，添加载荷作用（拉剪工况和压剪工况），设置边界条件和接触副。并且采用有限元前处理软件ANSA对万向铰节点进行网格划分，采用ANSYS提供的空间实体单元SOLID185进行离散化。
10对接触副示意图
3 万向铰节点静力学分析结果及结论
在Ansys中求解得到万向铰节点各个零件在两种工况下的分析结果。对应力云图进行分析，可得到万向铰节点整体和各零件的受力情况，如最大应力值、最大应力出现的位置、应力分布情况以及零件的工作状态和变形趋势等。
在拉剪工况下，万向铰节点的最大Von Mises应力值为945.277MPa，位于芯轴与上部轴承内环相接触的倒圆处。
拉剪工况下整体应力云图 拉剪工况下芯轴应力云图
拉剪工况下轴承内环应力云图 拉剪工况下轴承外环应力云图
压剪工况下，最大Von Mises应力值为868.284MPa，位于盖板上表面外边缘处。
压剪工况下整体应力云图 压剪工况下盖板应力云图
科研项目