[摘 要]本文基于有限元分析软件，对混凝土搅拌车拌筒螺旋叶片进行建模并进行静力分析。
　　[关键词]螺旋叶片 有限元分析
　　中图分类号：TP393.08 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0273-01
　　混凝土搅拌输送车是一种具有搅拌、存储、运输和出料等综合性能的组合机器，而搅拌筒是其主体结构，内部主要由中心轴和若干带状螺旋叶片等组成。搅拌筒螺旋叶片是实现搅拌和出料性能的关健，叶片结构的好坏直接决定了搅拌的均匀性以及出料性能。所以在节约验证成本的前提下，针对螺旋叶片建模并进行静力有限元分析来节约实验次数和成本是十分重要的课题。下面对整个分析过程进行步骤解析：
　　1.几何尺寸和模拟条件
　　本设计针对拌筒罐体和叶片进行静力有限元分析，以便对其静强度进行判定，为拌筒设计提供有力依据。
　　已知条件：搅拌筒材料的弹性模量Pa；外形尺寸，包括搅拌筒壳体厚度为4mm；前锥及中节螺旋叶片高度和直径，前后锥半锥角；螺旋叶片不同段的螺旋角；搅拌筒前锥和中节的斜置角为；后锥螺旋叶片的斜置角为；混凝土的密度为2.35（加载参数）。
　　2.搅拌筒静力有限元分析的设定
　　计算机辅助分析技术CAE技术的迅速崛起，为工程设计人员提供了一个良好的设计、分析的平台，使得产品的设计、仿真、分析更加简单、直观和可视，使产品开发成为一种视觉上的享受。
　　1）混凝土搅拌车拌筒的有限元模型
　　本设计分析所用的混凝土搅拌输送车罐体和螺旋叶片模型如图1所示。
　　基于搅拌筒和螺旋叶片复杂的形状，本设计对其采用自由网格划分的方式，拌筒和螺旋叶片都采用殼单元Shell63单元进行划分；图2中的圆环状物体为后锥处的支撑，为提供约束而建立，采用实体单元Solid185单元进行划分。划分网格后的有限元模型如图2所示。
　　2）加载和约束
　　约束条件：整个封头设定为全约束，与法兰连接的形式相对应；滚轮与圆环接触面为刚性约束。
　　加载形式：采用函数加载。设定拌筒受混凝土的压力随液面的下降而增加。加载的函数为拌合物液面高度的线性函数。
　　3.搅拌筒的静力有限元分析及后处理
　　对上述模型进行求解处理，得到静力分析结果，分别获取整体模型静力分析的变形和等效应力等值线图等数据。
　　搅拌筒及螺旋叶片的变形云图如图3所示，其中最大变形量为3.56mm，发生在后锥叶片顶部。
　　搅拌筒和螺旋叶片的Von mises应力云图及最大应力值数据图4所示。
　　有限元分析数据表明：模型静力分析中，最大Von Mises应力值为204MPa，处于拌筒直径突变处，或者说前后锥与中节衔接处，应力值很大，该拌筒在混凝土的静力作用下虽没有产生不可逆的塑性变形，但拌筒和叶片的工作状态，接近于满负荷，螺旋叶片变形较明显，但工作应力值小于塑性变形的许用应力值，基本满足设计要求，但结构还有待改进。
　　通过这种分析方式，可以有效地减少试验次数带来的成本。所以在以后的设计检验中，可以有效地利用有限元分析的方法。
　　注：姓名：臧美丽
　　单位：华北理工大学一定要在唐山市丰南区职业教育中心 063300