★★★装配体有限元分析
femap 02-装配体的有限元分析流程
进行设置,点击ok,view select对话框点击ok,显示应力云图。
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Step 6:结果后处理
surface,单击ok
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Step 5:分析计算:contact连接类型
model>analysis,点击new,选择NX nastran求解器,分析类型选择 static,点击ok,然后点击analyze
进行设置,点击ok,view select对话框点击ok,显示位移云图。
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Step 6:结果后处理
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分析步骤
Step 1:导入装配体几何模型 Step 2:划分网格
Step 3:创建接触
位移云图
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轴承座装配体的有限元分析
轴承座装配体的有限元分析詹军;徐向荣;尹忠杰【摘要】轴承座在机械领域的运用十分广泛,基于ANSYS软件对轴承座装配体进行强度和变形分析.先通过建立模型、选择单元类型、划分网格、施加边界条件等步骤建立轴承座的有限元模型,再对轴承座进行变形和强度分析,找出结构最易破坏的位置.分析结果表明:轴承座产生的变形主要集中螺栓上和轴承座座体以及底板的连接处,最大等效应力也出现在螺栓中间部位,在筋板与轴承座接触区域存在应力集中.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2016(029)005【总页数】4页(P9-11,14)【关键词】轴承座装配体;有限元分析;变形分析;强度分析【作者】詹军;徐向荣;尹忠杰【作者单位】安徽工业大学机械工程学院,安徽马鞍山 243072;安徽工业大学机械工程学院,安徽马鞍山 243072;安徽工业大学机械工程学院,安徽马鞍山243072【正文语种】中文【中图分类】TG95作为工业领域中不可或缺的配件,轴承座在汽车、航空、冶金、矿山等行业的应用越来越广泛[1]。
轴承座不仅为轴提供支撑,还承受轴传递的各种载荷。
轴承的寿命与轴承座的设计是分不开的。
如果轴承座设计和制造不当,将导致轴承受力不均,降低轴承寿命[2]。
同时由于轴承座长时间处于交变荷载或冲击荷载的作用,因而对于其变形和强度的分析显得尤为重要。
有限单元法是利用电子计算机进行数值模拟分析的方法,ANSYS软件作为一个功能强大、应用广泛的有限元分析软件,不仅有几何建模的模块,而且也支持其他主流三维建模软件,目前在工程技术领域中的应用十分广泛,其有限元计算结果已成为各类工业产品设计和性能分析的可靠依据[3]。
笔者在基于有限元分析软件ANSYS的基础上对如图1所示的轴承座装配体进行有限元分析和设计优化,计算准确,分析合理,对实际生产过程有很大的帮助。
在ANSYS中建立模型的方法主要有:由下至上、由上至下及混合建模三种建模方法。
由下至上建模是利用用户图形(UI)交互功能,先建立基本图形元素,例如点,线条或线框,而后生成面,由面生成体(volume),即由基本图形元素生成高级图形元素;由下至上建模方法,先生成体(volume),而后利用系统提供的布尔运算功能,雕琢生成具体零部件;混合建模是两种方法的配合使用。
装配体有限元分析
基于ANSYS WORKBENCH得装配体有限元分析模拟装配体得本质就就是设置零件与零件之间得接触问题。
装配体得仿真所面临得问题包括:(1)模型得简化。
这一步包含得问题最多。
实际得装配体少得有十几个零件,多得有上百个零件。
这些零件有得很大,如车门板;有得体积很小,如圆柱销;有得很细长,如密封条;有得很薄且形状极不规则,如车身;有得上面钻满了孔,如连接板;有得上面有很多小突起,如玩具得外壳。
在对一个装配体进行分析时,所有得零件都应该包含进来吗?或者我们只分析某几个零件?对于每个零件,我们可以简化吗?如果可以简化,该如何简化?可以删除一些小倒角吗?如果删除了,就是否会出现应力集中?就是否可以删除小孔,如果删除,就是否会刚好使得应力最大得地方被忽略?我们可以用中面来表达板件吗?如果可以,那么,各个中面之间如何连接?在一个杆件板件混合得装配体中,我们可以对杆件进行抽象吗?或者只就是用实体模型?如果我们做了简化,那么这种简化对于结果造成了多大得影响,我们可以得到一个大致得误差范围吗?所有这些问题,都需要我们仔细考虑。
(2)零件之间得联接。
装配体得一个主要特征,就就是零件多,而在零件之间发生了关系。
我们知道,如果零件之间不能发生相对运动,则直接可以使用绑定得方式来设置接触。
如果零件之间可以发生相对运动,则至少可以有两种选择,或者我们用运动副来建模,或者,使用接触来建模。
如果使用了运动副,那么这种建模方式对于零件得强度分析会造成多大得影响?在运动副得附近,我们所计算得应力其精确度大概有多少?什么时候需要使用接触呢?又应该使用哪一种接触形式呢?(3)材料属性得考虑。
在一个复杂得装配体中所有得零件,其材料属性多种多样。
我们在初次分析得时候,可以只考虑其线弹性属性。
但就是对于高温,重载,高速情况下,材料得属性不再局限于线弹性属性。
此时我们恐怕需要了解其中得每一种材料,它就是超弹性得吗?就是哪一种超弹性得?它发生了塑性变形吗?该使用哪一种塑性模型?它就是粘性得吗?它就是脆性得吗?它得属性随着温度而改变吗?它发生了蠕变吗?就是否存在应力钢化问题?如此众多得零件,对于每一个零件,我们都需要考察其各种各样得力学属性,这真就是一个丰富多彩得问题。
法兰芯轴过盈装配的有限元分析
的接触定义为无摩擦接触;芯轴外表面与基座内表面之间
的接触定义为库伦摩擦;上下压头与芯轴接触时,将压头
均设置为主面,芯轴上下表面为从面;芯轴与基座接触时,
将基座内表面设置为主面,芯轴外表面设置为从面。
芯轴和法兰基座是轴对称可变体,惟一可能出现的位
移是轴向位移。在基座底面固定约束,芯轴的轴向刚体位
移通过摩擦力来消除,因此不需要在内圈上定义额外边界
可见,当基座与芯轴的材料尺寸确定,理论上装配压
力—位移曲线与过盈量和摩擦系数有关。
2 基于 ABAQUS 的有限元建模
本文使用 ABAQUS 有限元分析软件进行计算。法兰的
基本参数如下:法兰套筒内径为 100mm,外径为 130mm,
高度为 60mm;法兰盘直径为 250mm,高度为 15mm;芯
轴内径为 82mm,外径为 100mm,高度为 75mm。考虑到
轴承孔应力变化趋势及压装配合时过盈量的合理取值范围, 根据过盈配合原理计算径向力和接触面应力,同时以某型 号变速器输入轴轴承与轴承孔过盈配合为例,建立有限元 模型并进行数值模拟,得出此型号轴承压装配合过盈量最 优范围。蔡凡等开展了过盈配合产生接触压力和拔出力计 算,基于 ANASYS 有限元分析软件,详细分析了工程中常 见的轴与套过盈配合引起的接触压力和拔出力,并以 CAE 技术作为实验工具,总结出过盈力与设计参数之间的关系 方程,实际表明计算结果与真实值之间有较好一致性。
装配式钢结构塔式起重机基础的设计及有限元分析
(1)选择合适的传感器和测量系统,确保数据采集的准确性和实时性; (2)在塔式起重机的不同部位布置传感器,以便全面监测钢结构的健康状况;
(3)进行多种工况下的实验测试,包括空载、负载、不同速度等,以模拟实际 工作条件;
(4)对采集到的数据进行处理和分析,包括滤波、归一化、特征提取等操作, 以提取出能够反映结构健康状况的特征指标;
正文:
一、引言塔式起重机广泛应用于建筑工程中,其钢结构在反复载荷作用下容易 产生疲劳裂纹,严重影响设备的安全性能和使用寿命。因此,研究塔式起重机 钢结构的疲劳寿命对于提高设备的安全性和可靠性具有重要意义。
二、研究对象和方法本次演示以某型号塔式起重机为研究对象,采用有限元法 对其钢结构进行建模和分析。通过建立详细的有限元模型,模拟不同工况下的 应力场和应变场,进而评估钢结构的疲劳性能。
五、疲劳寿命分析根据计算结果,对塔式起重机钢结构的疲劳寿命进行分析。 结合应力场和应变场的数据,评估各部分结构的疲劳性能,找出潜在的疲劳裂 纹区域。
六、结论通过对塔式起重机钢结构进行有限元分析和疲劳寿命评估,发现钢结 构在某些部位存在较高的应力集中现象,容易产生疲劳裂纹。针对这些问题, 提出改进措施和建议,为提高塔式起重机的安全性能和使用寿命提供理论支持。
实验结果表明,塔式起重机钢结构的可靠性受到多种因素的影响。在施工过程 中的复杂工况下,塔式起重机钢结构的可靠性会发生显著变化。此外,我们还 发现疲劳寿命与影响因素之间存在明显的定量关系。基于这些发现,我们提出 以下建议:
1、在设计和制造过程中,应对塔式起重机钢结构进行详细的有限元分析和寿 命预测,以优化其结构和性能;
结论
装配式钢结构塔式起重机基础的设计及有限元分析是确保塔机安全、稳定运行 的关键环节。本次演示详细介绍了塔机基础的设计过程和有限元分析过程,包 括基础类型选择、基础位置设计、基础结构形式选择以及有限元分析方法、载 荷与约束、模态分析和应力分析等内容。通过总结设计过程和有限元分析结果, 强调了基础设计和有限元分析的重要性,并提出了改进建议。
★★★装配体有限元分析
基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析模拟装配体的本质就是设置零件与零件之间的接触问题。
装配体的仿真所面临的问题包括:(1)模型的简化。
这一步包含的问题最多。
实际的装配体少的有十几个零件,多的有上百个零件。
这些零件有的很大,如车门板;有的体积很小,如圆柱销;有的很细长,如密封条;有的很薄且形状极不规则,如车身;有的上面钻满了孔,如连接板;有的上面有很多小突起,如玩具的外壳。
在对一个装配体进行分析时,所有的零件都应该包含进来吗?或者我们只分析某几个零件?对于每个零件,我们可以简化吗?如果可以简化,该如何简化?可以删除一些小倒角吗?如果删除了,是否会出现应力集中?是否可以删除小孔,如果删除,是否会刚好使得应力最大的地方被忽略?我们可以用中面来表达板件吗?如果可以,那么,各个中面之间如何连接?在一个杆件板件混合的装配体中,我们可以对杆件进行抽象吗?或者只是用实体模型?如果我们做了简化,那么这种简化对于结果造成了多大的影响,我们可以得到一个大致的误差范围吗?所有这些问题,都需要我们仔细考虑。
(2)零件之间的联接。
装配体的一个主要特征,就是零件多,而在零件之间发生了关系。
我们知道,如果零件之间不能发生相对运动,则直接可以使用绑定的方式来设置接触。
如果零件之间可以发生相对运动,则至少可以有两种选择,或者我们用运动副来建模,或者,使用接触来建模。
如果使用了运动副,那么这种建模方式对于零件的强度分析会造成多大的影响?在运动副的附近,我们所计算的应力其精确度大概有多少?什么时候需要使用接触呢?又应该使用哪一种接触形式呢?(3)材料属性的考虑。
在一个复杂的装配体中所有的零件,其材料属性多种多样。
我们在初次分析的时候,可以只考虑其线弹性属性。
但是对于高温,重载,高速情况下,材料的属性不再局限于线弹性属性。
此时我们恐怕需要了解其中的每一种材料,它是超弹性的吗?是哪一种超弹性的?它发生了塑性变形吗?该使用哪一种塑性模型?它是粘性的吗?它是脆性的吗?它的属性随着温度而改变吗?它发生了蠕变吗?是否存在应力钢化问题?如此众多的零件,对于每一个零件,我们都需要考察其各种各样的力学属性,这真是一个丰富多彩的问题。
联轴器装配体有限元分析
联轴器装配体有限元分析刘永恒;徐向荣;黄楷;吕彪强【摘要】采用ANSYS软件对联轴器装配体实际工作情况进行力学仿真,计算并分析其各个组成部分的应力和变形情况,作为结构优化设计的理论依据.由分析得知,螺栓上出现了最大应力,键和键槽上均存在应力集中现象.针对零件可靠性及装配体安全性给出了改进方案.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2019(000)008【总页数】3页(P39-41)【关键词】联轴器装配体;有限元分析;变形分析;强度分析【作者】刘永恒;徐向荣;黄楷;吕彪强【作者单位】安徽工业大学机械工程学院,安徽马鞍山243032;安徽工业大学机械工程学院,安徽马鞍山243032;安徽工业大学机械工程学院,安徽马鞍山243032;安徽工业大学机械工程学院,安徽马鞍山243032【正文语种】中文【中图分类】TH350 引言联轴器作为重要传动零件,在冶金机械及汽车等行业中起到了举足轻重的作用。
实际工作过程中,联轴器依靠摩擦力在两轴之间传递转矩和运动,其承受交变载荷,存在发生疲劳破坏的安全隐患,需要对其进行必要的强度分析和变形分析,以保证传动过程的可靠性和安全性。
ANSYS软件具有强大的数值模拟和计算功能,它支持SolidWorks等建模软件中的文件导入,因而在工程应用中备受青睐,其有限元计算结果已作为判据在工业产品的研发中广为应用。
本文基于ANSYS软件仿真联轴器实际工作情况,根据变形和应力计算结果分析其结构存在的安全隐患,从而更有针对性地进行优化方案设计,力求用最经济的方式实现较高的安全性能。
图1即为分析对象。
1 模型建立图1 联轴器模型所要分析联轴器型号为GY7的凸缘联轴器,轴孔直径55 mm。
其装配体结构较为复杂,若在ANSYS中采用混合建模的方法,需要进行繁琐的布尔操作,工作量大,且出现错误后修改较为麻烦。
对于零件较多的联轴器装配体来说,可以在其他三维建模软件中建立模型,然后导入ANSYS 中进行分析,可以使建模效率显著提高。
装配式叠合板吊装的有限元分析
装配式叠合板吊装的有限元分析摘要:装配式构件吊装是装配式建筑施工必不可少的环节,其中叠合板吊装数量大,且吊装方式有着其它构件不同的特点。
本文通过对叠合板吊装方案的讨论,确定出可行且经济的吊装方式,并通过理论计算与有限元模拟分析相结合的方法对采用钢梁或钢桁架进行吊装进行抗拉、抗弯、抗裂强度验算。
通过对采用钢梁和钢桁架吊装的对比分析,得到采用钢梁和钢桁架吊装都能满足抗弯、抗拉及抗裂性能要求。
但钢梁吊装减轻了整体吊装重量和减少了钢桁架的制作成本,更具有经济优势。
采用钢梁吊装的吊装方案更合理,为进一步解决工程实践问题提供了借鉴。
关键词:装配式叠合板;吊装;计算;有限元模拟0前言装配式混凝结构在施工中需要吊装的构件包括了预制混凝剪力内外墙板、预制钢筋混凝土阳台板、预制钢筋混凝土空调板、钢筋混凝土板式楼梯和钢筋混凝土叠合板等,其中,预制混凝土叠合板相对其它预制板较薄,预制层厚度一般只有 50~70 mm, 在吊运过程中极易出现开裂问题,当构件出现裂缝后,除了影响其受力性能,外界的侵蚀性介质渗入会使钢筋的寿命受到影响,一旦作用意外荷载,构件可能突然破坏[1]。
因此,本文将重点讨论和研究预制叠合板的吊装。
1叠合板吊运方案叠合板属于水平受力构件,所以无论在脱模起吊还是施工现场的吊运,都应该采用平吊的方式进行吊装,即叠合板在吊装过程中其轴线或中面保持水平状态。
由于一个项目所需叠合板的类型是多样的,一般根据叠合板的尺寸、质量以及现场施工条件的影响,从而利用分配梁或分配桁架的方式进行起吊,而部分叠合板现场直接采用单点方式(图1)。
根据项目施工的情况,绝部分叠合板的尺寸偏大,叠合板的吊运主要采用前两种方案,对于同一种尺寸的预制板,两种方案的受力状态不同,在第一种方案能满足要求的情况,第二种方案若能满足,则能减轻吊装的整体重量,也能节省制作各种尺寸分配桁架的费用,经济合理。
下面对这两种吊运方案的受力进行分析,同时分别对其进行是否满足要求的标准验算。
有限元分析装配体连接方法
有 限元分 析 中的应用 。
1 实体 一板 壳一梁 单元连 接技术
1 . 1 实体 一 实体 连 接
K9— 1(Ex c l u de b o t h i n i t i a l g e o me t r i c a l p e n e t r a t i o n o r g a p a n d
o f f s e t )
实体与 实体 的连接较 简单 , 主要有两 种方法 : 节 点 耦 合 和 MP C算 法 ( 面一 面 接 触 ) 。使 用 目标 单 元 T a r g e l 7 0和 接 触 单 元 C o n t a l 7 3或 C o n t a 1 7 4定 义
MP C算法 。
第1 期( 总第 1 7 6期)
2 0 1 3年 2月
机 械 工 程 与 自 动 化
ME CH ANI CAL ENGI NEE RI NG & AUTOMATI ON
NO .1
F e b .
文章编号 : 1 6 7 2 — 6 4 1 3 ( 2 0 1 3 ) 0 1 — 0 0 2 0 — 0 3
( 2 )实常数 : 一般地 , 保持所 有 默认值 可满 足工程
需要 。
1 . 2 实体 一板 壳连接
实体 一板 壳 连 接 有 两 种 方 法 : 节 点 耦 合 和 MP C 算法 ( 点一 面接触 ) 。使 用 目标 单元 F a r g e 1 7 0 ( 覆 盖 于 实体 单元表 面 ) 和 接 触单 元 C o n t a 1 7 5 ( 位 于板 壳 单 元 表 面) 定义 MP C算 法 。
0 引言
n o r ma l t o t a r g e t s u r f a c e )
第13章 有限元分析的装配技术要点
第13章有限元分析的装配技术第1节基本知识一、模型的归档与模型的合并装配在实际问题中,创建的有限元模型最后必须装配起来形成部件或装配体。
将每个有限元模型按一定规则写出,供装配时调用的过程叫模型的归档;将归档的不同有限元模型装配起来,就是模型的合并过程,在模型的合并过程中必须注意合并模型的各种实体对象和属性参数编号的冲突,避免发生重用编号等问题。
ANSYS提供了进行模型合并装配的功能,执行菜单Main Menu>Preprocessor>Archive> Model,有两个选项:一个是Write,用于写出各零件模型;另一个是Read,用于读入各个零件模型。
1.模型的归档—写出执行菜单路径Main Menu>Preprocessor>Archive> Model>Write,弹出如图13-1所示的模型归档—写出模型文件对话框,各项设置如下。
●Data to Archive:选择All Associated FE and IGES(2 file),写出IGES文件和所有有限元模型及其相关文件信息,包括几何信息、材料属性、组件数据。
●Archive file:输入归档模型文件名,文件后缀为cdb。
●IGES file:输入IGES格式文件。
图13-1 模型归档—写出设置2.模型的归档读入执行菜单路径Main Menu>Preprocessor>Archive> Model>Read,弹出如图13-2所示的模型归档—读入模型文件对话框,各项设置如下。
●Data to Archive:选择All Associated FE and IGES(2 file),读入IGES文件和所有有限元模型及其相关文件信息,包括几何信息、材料属性、组件数据。
●Archive file:输入归档模型文件名,文件后缀为cdb。
●IGES file:输入IGES格式文件。
第13章 有限元分析的装配技术
第13章有限元分析的装配技术第1节基本知识一、模型的归档与模型的合并装配在实际问题中,创建的有限元模型最后必须装配起来形成部件或装配体。
将每个有限元模型按一定规则写出,供装配时调用的过程叫模型的归档;将归档的不同有限元模型装配起来,就是模型的合并过程,在模型的合并过程中必须注意合并模型的各种实体对象和属性参数编号的冲突,避免发生重用编号等问题。
ANSYS提供了进行模型合并装配的功能,执行菜单Main Menu>Preprocessor>Archive> Model,有两个选项:一个是Write,用于写出各零件模型;另一个是Read,用于读入各个零件模型。
1.模型的归档—写出执行菜单路径Main Menu>Preprocessor>Archive> Model>Write,弹出如图13-1所示的模型归档—写出模型文件对话框,各项设置如下。
●Data to Archive:选择All Associated FE and IGES(2 file),写出IGES文件和所有有限元模型及其相关文件信息,包括几何信息、材料属性、组件数据。
●Archive file:输入归档模型文件名,文件后缀为cdb。
●IGES file:输入IGES格式文件。
图13-1 模型归档—写出设置2.模型的归档读入执行菜单路径Main Menu>Preprocessor>Archive> Model>Read,弹出如图13-2所示的模型归档—读入模型文件对话框,各项设置如下。
●Data to Archive:选择All Associated FE and IGES(2 file),读入IGES文件和所有有限元模型及其相关文件信息,包括几何信息、材料属性、组件数据。
●Archive file:输入归档模型文件名,文件后缀为cdb。
●IGES file:输入IGES格式文件。
装配体有限元分析方法研究
装配体有限元分析方法研究匙皓;杨林;唐晓晓【摘要】为了解决装配体有限元分析方法在构建有限元模型的难题,以大连丰汇石油设备制造有限公司的设备的传动机构为例,研究了利用装配体有限元分析法对整机构建有限元模型,介绍了轴承有限元简化和MPC算法在构建有限元模型的应用.结果表明,运用此方法对该设备的传动机构进行有限元分析,使分析结果更接近真实情况.为今后装配体有限元分析法在构建有限元模型方面提供了一个更有效实用的手段.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2017(030)002【总页数】3页(P78-79,82)【关键词】传动机构;装配体;有限元分析【作者】匙皓;杨林;唐晓晓【作者单位】沈阳工业大学机械工程学院,辽宁沈阳 110870;沈阳工业大学机械工程学院,辽宁沈阳 110870;沈阳工业大学机械工程学院,辽宁沈阳 110870【正文语种】中文【中图分类】TP391在结构分析问题中,对装配体结构进行整体分析可以更加真实的模拟实际结构工作状态,获得更精确的分析结果,但装配体结构分析技术也一直是工程结构分析问题中的难点。
以大连丰汇石油设备制造有限公司的某设备为研究对象,应用装配体有限元方法对设备的整体结构进行分析,研究有限元法在解决复杂装配体结构分析问题中建立力学模型和运动副的简化方法。
1.1 传动机构的力学模型对于单个结构件进行有限元分析,只需将结构件模型导入有限元分析模块即可,而对于由多个零件组成的传动机构,要进行有限元分析,要对装配体模型进行建模[1]。
采用Creo2.0对该设备的传动机构进行建模,模型如图1所示。
该机构由六个曲曲柄滑块机构均布组成,机构简图如如图2所示。
1.2 有限元网格划分在Creo2.0建完模型后保存为.STP格式的文件,导入HYPERMESH里,设置好材料属性后进行网格划分。
因传动机构的模型比较复杂,所以采用ANSYS中具有对不规则形状具有较好精度的,SOLID186实体20节点单元对传动机构进行网格划分。
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(5)frictional:有摩擦的接触。这是最实际的情况,两个接触面之间既可以法向分离,也可以切向滑动。当切向外力大于最大静摩擦力后,发生切向滑动。一旦发生切向滑动后,会在接粗面之间出现滑动摩擦力,该滑动摩擦力要根据正压力和摩擦系数来计算。此时需要用户输入摩擦系数。
(6)forced frictional sliding:该选项只对刚体动力学适用。它与frictional类型类似,只是没有静摩擦阶段。此时,系统会在每个接触点上施加一个切向的阻力。该切向阻力正比于法向接触力。
(3)材料属性的考虑。在一个复杂的装配体中所有的零件,其材料属性多种多样。我们在初次分析的时候,可以只考虑其线弹性属性。但是对于高温,重载,高速情况下,材料的属性不再局限于线弹性属性。此时我们恐怕需要了解其中的每一种材料,它是超弹性的吗?是哪一种超弹性的?它发生了塑性变形吗?该使用哪一种塑性模型?它是粘性的吗?它是脆性的吗?它的属性随着温度而改变吗?它发生了蠕变吗?是否存在应力钢化问题?如此众多的零件,对于每一个零件,我们都需要考察其各种各样的力学属性,这真是一个丰富多彩的问题。
笔者的点评如下:
装配体的分析中,如何对两个物体之间的连接关系进行建模是一个关键技术问题。对于连接关系,总体考虑如下:
(1)如果两个相邻物体在分析中始终不会有相对运动,最好直接在DM中用多体部件来表达,这最省事。
(2)如果两个相邻物体在分析中存在相对运动,而我们并不关注其连接点附近的应力情况,那么用运————————————————————— 作者:
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基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析
模拟装配体的本质就是设置零件与零件之间的接触问题。
装配体的仿真所面临的问题包括:
(1)模型的简化。这一步包含的问题最多。实际的装配体少的有十几个零件,多的有上百个零件。这些零件有的很大,如车门板;有的体积很小,如圆柱销;有的很细长,如密封条;有的很薄且形状极不规则,如车身;有的上面钻满了孔,如连接板;有的上面有很多小突起,如玩具的外壳。在对一个装配体进行分析时,所有的零件都应该包含进来吗?或者我们只分析某几个零件?对于每个零件,我们可以简化吗?如果可以简化,该如何简化?可以删除一些小倒角吗?如果删除了,是否会出现应力集中?是否可以删除小孔,如果删除,是否会刚好使得应力最大的地方被忽略?我们可以用中面来表达板件吗?如果可以,那么,各个中面之间如何连接?在一个杆件板件混合的装配体中,我们可以对杆件进行抽象吗?或者只是用实体模型?如果我们做了简化,那么这种简化对于结果造成了多大的影响,我们可以得到一个大致的误差范围吗?所有这些问题,都需要我们仔细考虑。
这些问题都是前处理中出现的。如何解决这些问题,恐怕要我们广大的CAE工程师和CAE研究人员共同努力,从各个侧面进行研究,得到一些个别的成果,然后在某些时候,再集成起来,得到具有普遍指导意义的方法和结论。
ANSYS WORKBENCH提供的六种接触类型
不少朋友提到了关于接触类型的问题,对于如何使用接触类型弄不清楚。为了帮助刚入门的朋友们了解这些接触类型,笔者首先翻译了ANSYS 关于接触类型的帮助,然后对之进行点评。
(3)frictionless:用于模拟无摩擦的单边接触。所谓单边接触,就是说,一旦两个物体之间出现了分离,则法向力就为零。因此当外力发生改变时,接触面之间可能会分开,也可能会闭合。这种情况下假设摩擦系数为零,即当发生切向相对滑动时,没有摩擦力。
(4)rough:与无摩擦接触类型相似。它模拟非常粗糙的接触,保证两个物体之间只是发生静摩擦,而不会发生切向的滑移,从而不会产生滑动摩擦。它相当于在两个物体之间施加了无限大的摩擦系数。
翻译的部分帮助如下:
ANSYS WORKBENCH提供了6种接触类型,这些接触类型大多只对面接触使适用。
(1)bonded.使用绑定以后,在接触面或者接触边之间不存在切向的相对滑动或者法向的相对分离。这是缺省的接触类型,适用于所有的接触区域(实体接触,面接触,线接触)。
(2)no separation.这与绑定类似。在接触面或者接触线之间不允许发生法向的相对分离,但是允许发生少量的切向无摩擦滑动。
(4)有限元网格的划分。我们知道,通过WORKBENCH,我们只需要按一个按钮,就可以得到一个粗糙的网格模型。但是如果从HYPERMESH的角度来看,ANSYS自动划分的网格,很多都是不合理的,质量较差而不能使用。那么对于装配体中的每个零件,我们该如何划分网格?对于每一个零件,我们是否要对之进行切割形成规则的几何体后,然后尽量使用六面体网格?如果我们这样做的话,那么单单划分网格这一项,就要消耗我们大量的时间。而且,当这种网格划分完以后,我们还需要反复加密网格,反复计算,直到结果的收敛。就如同减速器这样的一个装配体,稍微粗略的划分网格,都是10万多个节点,如果我们网格划分得细密一些,很容易上百万个节点。这么大量的节点,一般的笔记本和台式机计算起来都很困难。这给我们的仿真工作带来了极大的困扰。
(2)零件之间的联接。装配体的一个主要特征,就是零件多,而在零件之间发生了关系。我们知道,如果零件之间不能发生相对运动,则直接可以使用绑定的方式来设置接触。如果零件之间可以发生相对运动,则至少可以有两种选择,或者我们用运动副来建模,或者,使用接触来建模。如果使用了运动副,那么这种建模方式对于零件的强度分析会造成多大的影响?在运动副的附近,我们所计算的应力其精确度大概有多少?什么时候需要使用接触呢?又应该使用哪一种接触形式呢?