基于SolidWorks和ANSYS的抓木机动臂有限元分析
基于Solid Works和ANSYS的抓木机动臂有限元分析
Ｖ０ １ ．５ ｌ Ｎｏ ．１
农 业装 备 与车 辆工 程
Ａ Ｇ Ｒ Ｉ Ｃ Ｕ Ｌ Ｔ Ｕ Ｒ Ａ Ｌ Ｅ Ｑ Ｕ Ｉ Ｐ Ｍ Ｅ Ｎ Ｔ＆ Ｖ Ｅ Ｈ Ｉ Ｃ Ｌ Ｅ Ｅ Ｎ Ｇ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ Ｎ Ｇ
２ ０ １ ３年 １ 月
Ｊ ａ ｎ ｕ ａ ｒ ｙ ２ ０１ ３
ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ ａ ｎ ｄ ＡＮＳ ＹＳ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｍ ｗ ａ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｎ ｖ ｉ ａ ＡＮ Ｓ ＹＳ ． Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｌ ｏ ｇ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｒ ａ ｉ ｌ ｅ ｒ ，ａ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｌ ｉ ｍｉ ｔ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗａ ｓ ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｎ ＡＮＳ Ｙ Ｓ ｗ ａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ａ ｒ ｒ ｙ ｏ ｕ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｌ Ｔ ｎ ，ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｏ ｕ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｏ ｕ ｒ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｖ ｅ ｄ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｏ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｍ ｒ ｏ ｆ ｌ ｏ ｇ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｒ ａ ｉ ｌ ｅ ｒ ．
solidworks连接ansysworkbench受力分析步骤,包括材料参数修改
solidworks连接ansysworkbench受力分析步骤,包括材料
参数修改
以笔者的某个零件为例，连接ansys
连接ansys workbench
以静态力分析为例，点击static structural，单击并拖到右边的geometry一栏上面
接着就会变成这样
双击model
然后就自动生成这个界面了
接下来首先是修改材料
材料默认都是结构钢，点击structural Steel来修改，
点击小三角形选择new material然后进入这个界面
点击图中位置
右键可以去库里面找左键的话就新增自己的材料。
假如说我添加铜Cu，
双击框中这两个，修改密度和杨氏模量。
然后
这时候就能在这里
点击小三角，找到铜了。
第二步是划分网格，我一般都是自动划分的
右击generate mesh
第三步是添加力和不动点，第四步添加形变位移显示
上一页下一页。
基于ANSYS的挖掘机动臂吊具的有限元分析
（ 卡特彼勒徐州有 限公 司， 江苏 徐州 ２ １０ ） ２０ ４
摘 要 ： 臂 的 平 衡 吊具 受 力较 复杂 ， 不 规 则 ， 简化 成杆 或 者 粱的 模 型 计 算其 理 论 强度 和 实际 工 况 误 差 较 动 且 而
大， 文章 利 用有 限 元 通 用软 件 Ａ ＹＳ 用 多栽 荷 步 的 方 法 校核 其 强度 。 ＮＳ 采
１ 建立 ｐｏ 模型 ｒｅ
图 ２ 导 入 选 项
建立的 ｐｏ 模 型如 图 １ ｒ ｅ 所示 。
此 处全 局坐标 用标 准 的笛 卡尔 坐标 系 ．坐标 系在 ＰＯ Ｒ Ｅ中导 出 １ Ｅ Ｇ Ｓ格式时候设置在最上面的孑 处 ， Ｌ 导入
时在 Ａ Ｓ Ｓ中默认此坐标系。更改工程名称为 ｂｌ ｃ ， ＮＹ ａ ｎｅ ａ Ｔｔ 为 ｂｎ ｉｅ ｌ ａ。
４ 定义约束
在如图 ３ 头所示 的面上加位移约束 ，ａｌ设为 ０ 箭 ｖｈｅ 。
Ｇ Ｉ Ｏ Ｕ Ｉ Ｎ Ｄ Ｆ Ｎ ＯＡ Ｓ／Ａ Ｐ Ｙ ／ＤＩ Ｐ ＡＣ — Ｕ ： Ｌ ＴＯ ／Ｅ Ｉ Ｅ Ｌ Ｄ Ｓ Ｐ Ｌ ＳＬ Ｅ
ＭＥＮＴ／ ０Ｎ Ａ ＲＥＡＳ
作者简介： 张晓辉 ， 卡特彼勒徐 州有限公司。
第 ３ 卷第 １ 期 Ｏ ４
Ｖ０ ｜Ｏ ｌ３ Ｎｏ １ ．４
企 业 技 术 开 发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩ ＣＡＬ ＤＥＶＥＬＯＰＭ ＥＮＴ ＯＦ ＥＮＴＥＲＰＲＩ ＳＥ
２１ 年 ７ ０１ 月
Ｊ １ ０ ｕ． ｌ ２ ｌ
基于Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ的挖 掘机 动臂 吊具 的 有限 元 分 析
堪 Ｍ ｌ ¨ ／ ｘ０ 白 ５ 比
０２ ５ ．７
设置材料 密度 ７ ５ ， ８０ 设置弹性模量和泊松 比分别为
基于ANSYS Workbench的挖掘机动臂有限元分析
考依据。
关 键 词 ：动 臂 ；S o lid w o r k s ;A N S Y S W o r k b e n c h ;静 力 学 分 析
中 图 分 类 号 ：T Q 422. 2 文 献 标 识 码 ： A
文 章 编 号 ：1 0 0 7 6 9 2 1 ( 2 0 1 7 ) 0 6 0 0 8 5 01
备制造业中的应用。
• 85 •
黄 鹏 ，等 • 杨 家 坪 滑 坡 稳 定 性 研 究
2017年 第 6 期
表3
稳定性计算结果
工况组合 1 2 3 4
稳定性系数 1 2029 1 2154 1 0568 1 1838
在 运 用 三 维 软 件 Solid w o rk s建 立 动 臂 的 三 维 模 型 时 先 简 化 模 型 ，简 化 时 要 基 本 保 证 以 很 好 的 反 映 出 动 臂 实 际 结 构 特 性 为 前 提 ，做 出 一 些 的 简 化 ，去 掉 结 构 中 对 影 响 计 算 结 果 不 大 的 圆 角 、螺 纹 孔 等 。 动 臂 的 三 维 模 型 ，如 图 1 所 示 。2
挖 掘 系 列 以 挖 掘 机 为 主 流 ，可 分 为 机 械 式 挖 掘 机 和 液 压 式 挖 掘 机 ，其 中 液 压 式 挖 掘 机 是 工 程 机 械 的 主 要 产 品 之 一 ，广 泛 应 用 于 建 筑 、铁 路 、公 路 、水 利 和 军 事 等 工 程 。液 压 挖 掘 机 完 成 各 项 功 能 的 主 要 构
如 图 2 所 示 ，为 动 臂 有 限 元 网 格 模 型 ，得 到 44222个 单 元 和 73381个 节 点 。所 画 网 格 的 精 度 高 低将直接影响到求解的结果的准确性。
基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用
基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用引言：机械结构的设计和分析是现代工程领域中非常重要的一环。
为了确保机械结构的安全性、可靠性和性能优化，传统的试错方法已经远远不够高效。
基于ANSYS的有限元分析技术则成为一种强大、可靠的工具，广泛应用于机械结构的设计、分析与优化。
本文将介绍基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用，并探讨其优点和局限性。
1. 有限元分析的原理和基本步骤有限元分析是一种数值分析方法，将连续体划分为有限个单元，通过建立节点间的力学方程并求解，得出结构在不同载荷下的应力、位移等结果。
基本步骤包括几何建模、网格划分、材料属性定义、边界条件设置和求解结果分析等。
2. 实例：静力学分析以机械零件的静力学分析为例，利用ANSYS进行分析。
首先，进行几何建模，包括绘制零件的实体模型和确定边界条件。
接下来，通过网格划分将实体划分为单元，选择适当的单元类型和单元尺寸以保证计算精度。
然后，为每个单元分配适当的材料属性，包括弹性模量、泊松比等。
在设定边界条件时，要考虑结构的实际工作状况，如约束支撑和作用力的施加。
最后，进行静力学分析并分析结果，得出结构的应力分布和变形情况。
3. 动力学分析与振动模态有限元分析在机械结构的动力学分析中也有广泛应用。
动力学分析主要研究结构在外部激励下的振动响应。
通过ANSYS的有限元分析，可以预测结构的固有频率、模态形状和振动响应等。
这对于设计抗震性能优良的建筑物、减振器的设计等方面有着重要意义。
4. 热力学分析与热应力热力学分析是机械结构设计中的另一个重要领域。
通过ANSYS的有限元分析，可以模拟结构在热荷载作用下的温度分布和热应力。
这对于机械结构的材料选择、冷却系统设计等方面有着重要意义。
5. 优点与局限性基于ANSYS的有限元分析技术具有以下优点：- 高度准确性：有限元分析可以提供全面而准确的结果，能够实现对结构不同部分的局部分析。
- 设计迭代快速：与传统的试错方法相比，有限元分析可以快速进行多个设计迭代，从而实现最优设计。
基于SolidWorksSimulation的有限元分析方法
基于SolidWorksSimulation的有限元分析方法SolidWorks Simulation是一种基于有限元分析（FEA）方法的软件，用于进行结构、流体和热传递分析。
该软件提供了一种直观且易于使用的方法，使工程师能够对产品在各种工作条件下的性能进行有效评估。
通过使用SolidWorks Simulation，工程师可以预测产品在真实环境中的行为，并进行系统优化，从而减少实际试验所需的时间和成本。
有限元分析是一种数值模拟技术，用于求解连续介质中的力学问题。
它将复杂的结构分解为多个单元，每个单元都有简化的几何和物理特性。
然后，通过求解每个单元内部的方程，可以得到整个结构的响应。
SolidWorks Simulation使用这种方法来解决各种工程问题，包括结构强度、热传导、振动和流体流动等。
对于结构分析，SolidWorks Simulation可以帮助工程师评估产品的强度、刚度和变形。
它可以模拟应力和应变分布，并显示在模型的各个部分。
通过调整材料属性和几何参数，可以优化产品的设计，以提高其性能并满足设计要求。
此外，SolidWorks Simulation还提供了疲劳分析工具，可以用于评估结构在长期使用后的寿命。
在流体力学方面，SolidWorks Simulation可以模拟空气和液体的流动以及传热过程。
工程师可以分析流体力学特性，如速度、压力、流量和涡旋等，并通过改变几何形状和边界条件来优化产品的设计。
此外，SolidWorks Simulation还可以模拟辐射传热、对流传热和传导传热等热传递过程。
使用SolidWorks Simulation可以帮助工程师提前发现设计中的问题，并减少试验和原型制作所需的成本和时间。
它还可以帮助工程师进行系统优化，以满足性能要求并提高产品的质量和可靠性。
SolidWorks Simulation提供了直观的用户界面和强大的后处理工具，使工程师能够更好地理解和解释分析结果。
利用SolidWorks提高ANSYS有限元分析效率
本 文以压力容器切 向接管局部应力分析为例 （ 设计参 数 见表 １ ） ，用 三种软 件进行分 析 ，为 压力容器 的结
构设计提供一个思维更为广阔 的计算途径 。
ｉ 薯 ｜ ｜ 。 ｜ ｜ ｜ 警 ｜ ｜ Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ Ｉ
项目 设计压力／ ／ ｖ ｌ Ｐ ａ
设计温度／ ￣ Ｃ
请参数 啦 ｓ ＾ 眺
参数
０－ ３ ５
计算方法来解决实际遇到的各种结构 ，但是 由于实际 情 况 比较 复 杂，有些 特殊 的结 构不可 能完 全用 理论
公式计算 出来 ，且有 些计算公式 计算结果过 于保守 ， 因此在实际设计 的过程 中，还必须用一些计算机辅助 软件模拟真实工况进行 应力分 析计算 。
第５ ０ 卷第 ５ 期
２ ０ １ ３年 ｌ Ｏ月 ຫໍສະໝຸດ 化 工没誓
与
誓
啦
、 ， ｏ １ ． ５ ０ Ｎｏ ． ５
ｏｃ ｔ ． ２０１ ３
Ｐ Ｒ ＯＣ Ｅ Ｓ Ｓ Ｅ Ｑ ＵＩ Ｐ ＭＥ ＮＴ＆Ｐ Ｉ Ｐ Ｉ ＮＧ
利用Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 提 高Ａ ＮＳ ＹＳ 有 限元分析效 率
目前 ，有 很 多 适 用 于 压 力 容 器 设 计 计 算 的计 算 机 辅 助 软 件 ，例 如 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 、Ａ ＮＳ ＹＳ经 典 版 、 Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ 、Ｉ Ｃ Ｅ Ｍ 等 。压力 容器 行业 目前 比较权 威 的应 力 分析 软件 是 Ａ ＮＳ ＹＳ经典 版 ，Ａ ＮＳ ＹＳ软件 是
结 构设计 是否合理 的定性 问题 。Ｉ Ｃ Ｅ Ｍ 具 有强大 的网 格 划分功能 ，能 够对复杂 的模 型划分全六 面体 网格 。
基于ANSYS的挖掘机动臂吊具的有限元分析
基于ANSYS的挖掘机动臂吊具的有限元分析摘要：动臂的平衡吊具受力较复杂，且不规则，而简化成杆或者梁的模型计算其理论强度和实际工况误差较大，文章利用有限元通用软件ANSYS采用多载荷步的方法校核其强度。
关键词：动臂；吊具；有限元分析；ANSYS；多载荷步ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro／Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
文章利用ANSYS 10.0对工程机械挖掘机的部件动臂的起吊吊具做了有限元分析，以便保证吊具的强度和可靠性。
1建立proe模型建立的proe模型如图1所示。
图中绿色的实体即起吊吊具，最上面的圆孔处用卸扣和吊链连接，此处省略。
将该吊具从PROE中导出成IGS格式的ANSYS可识别的通用实体文件。
IGES （Initial Graphics Exchange Specification）是一种被广泛接受的中间标准格式，用来在不同的CAD和CAE系统之间交换几何模型。
对于输入IGES文件，ANSYS 提供两种选项：①SMOOTH选项。
没有自动生成体的能力，模型输入后需要一些手工的修复，而且，它不支持增强的拓扑和几何修改工具，所以用户必须用标准的PREP7机和工具来修改模型。
②FACETED选项。
采用增强的数据库，自动合并和生成体，如遇到问题，会提醒用户并激活一组增强的拓扑和机和工具来修复模型，大多数应采用该选项，对大型复杂的几何模型，建议采用SMOOTH选项。
文章采用第二种格式导入，在Import IGES File对话框中选Defeature model 选项导入后如2图所示。
此处全局坐标用标准的笛卡尔坐标系，坐标系在PROE中导出IGES格式时候设置在最上面的孔处，导入时在ANSYS中默认此坐标系。
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
滑移装载机动臂是一种用于装载和卸载物料的设备，广泛应用于建筑工地、港口、仓库等场所。
为了确保机动臂的稳定性和安全性，提高其工作效率和使用寿命，需要进行有限元分析与优化。
有限元分析是一种通过将结构离散成有限个单元，将其模型转化为离散状态，然后通过数学方法求解结构的应力、变形、振动等力学问题的方法。
使用ANSYS软件进行有限元分析与优化可以对机动臂的力学性能进行全面和准确的评估。
需要根据机动臂的实际结构进行建模。
可以将机动臂分为不同的部分，如臂体、伸缩管、液压缸等，并根据实际尺寸和材料参数进行建模。
然后，需要对机动臂受到的各种力进行加载，如自重、载荷、液压力等。
根据机动臂的实际工作条件和使用环境，选择适当的加载方式和加载位置。
然后，通过设置合适的边界条件，如固定支撑点、转动支撑点等，确定机动臂在有限元分析中的自由度。
通过求解有限元方程组，可以得到机动臂在不同加载情况下的应力和变形分布情况。
有限元分析结果的准确性和可靠性对于优化设计至关重要。
根据分析结果，可以识别出机动臂的设计弱点，并针对性地采取改进措施，如增加材料厚度、优化结构形状或增加支撑点等。
通过多次有限元分析和优化，最终得到稳定性更好、安全性更高、效率更高的机动臂设计方案。
在进行有限元分析与优化时，还需要考虑到机动臂的材料特性和工作条件。
如机动臂所使用的材料的强度、刚度、疲劳寿命等，以及机动臂在实际工作中受到的加载频次、加载方式、工作温度等。
这些因素将直接影响到分析与优化结果的准确性和可靠性。
利用ANSYS软件进行动臂(四连杆)优化设计
三.利用ANSYS软件进行动臂（四连杆）优化设计3.1有限元模型建立装载机整机的有限元模型是主要是针对力作用的直接部件进行的，主要包括装载机机身上的转台、主要工作部件铲斗、带动铲斗动作的动臂、动力件油缸、以及运动件连杆和摇臂组成。
在实际建模过程中，通常要求设定材料的性能参数与母材相同，这样做的原因是要对各构件的焊接接头进行连续处理，更为重要的一点是为了在后续精力分析中可以有一个光顺的网格划分，在进行有限元模型的建立中，为了更快捷的进行后续计算，以不至于施加于计算机太多计算负荷，将其中不影响结果数据的螺纹孔、倒角等结构进行了移除。
组件几何模型如图3.1所示。
图3.1 工作装置几何模型根据实际情况定义相应材料的性能，包括：弹性模量e = 2.06×106pa，泊松比μ= 0.3，密度ρ= 7850kg / m3。
每个部件均由solid186单元模拟，接头处的销轴由beam188单元模拟，联接单元由销轴与轴套之间的运动关系模拟，而液压缸则由连杆单元模拟。
通过设置诸如截面积，弹性模量和密度之类的参数来实现对实际液压缸的仿真。
要求将元素尺寸控制在15mm〜20mm之内，并在销轴上局部细化网格，这可以提高计算精度。
最后，为了以危险的姿势获得工作装置的整个有限元模型，需要组装每个部件的有限元模型。
有限元模型包括266783个单元，其中包括266638个实体单元，142个梁单元，3个杆单元和444467个节点。
最后，如果装载机转盘需要完全约束，则应采用边界条件。
通过上述过程计算得出的切向和法向挖掘阻力将作为有限元模型中的外部载荷应用于铲斗尖端，如3.2所示。
图3.2 工作装置有限元模型及边界载荷3.2工作装置静强度分析结果据了解，装载机的材料为 q460c 钢，屈服极限为[ ]=235×106 Pa。
结果表明，工作装置的最大应力为802mpa，该应力发生在提升臂的上吊耳的铰孔和铲斗杆的油缸，远远超过了材料的屈服极限。
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化滑移装载机动臂是一种工程机械设备，用于在建筑工地、矿山等场合进行土方作业。
在使用过程中，动臂承受着巨大的荷载和工作负荷，因此需要进行有限元分析与优化来确保其结构的强度和稳定性。
ANSYS是一款常用的工程有限元分析软件，可以对装载机动臂进行结构分析，找出潜在的设计问题并进行优化。
下面将介绍基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化的步骤和方法。
第一步是建立动臂的有限元模型。
通过CAD软件绘制出动臂的三维模型，并将其导入到ANSYS中。
然后，根据实际情况对动臂进行离散化处理，将其分割成有限元单元，包括梁单元和壳单元。
梁单元用于表示动臂的主要结构部分，壳单元用于表示较薄的板材或薄壳结构，如活塞。
第二步是对动臂进行边界条件的定义。
这包括约束条件和加载条件。
约束条件用于限制动臂部分的位移和旋转，以模拟实际工作状态。
加载条件用于模拟动臂承受的荷载，包括静态荷载和动态荷载。
静态荷载可以通过沉降荷载、施加力矩等方式加在动臂上，动态荷载可以通过模拟工作过程中的振动荷载来加在动臂上。
第三步是进行有限元分析。
在ANSYS中，可以选择不同的求解器和求解方法对动臂进行分析。
常见的求解器包括静力分析、模态分析、疲劳分析等。
根据实际需要，选择合适的求解器来对动臂进行分析，并获取其应力、应变、振动等结果。
根据分析结果，可以找出动臂的潜在问题，如应力过大、振动过大等。
第四步是对动臂进行优化。
根据分析结果，可以对动臂的结构进行优化，以提高其强度和稳定性。
优化的方法包括结构参数优化、材料参数优化等。
结构参数优化可以通过调整梁单元的尺寸、形状等来改善动臂结构；材料参数优化可以通过选择合适的材料来提高动臂的强度和刚度。
通过不断进行优化，可以找到一个最佳的设计方案，以满足动臂工作的要求。
对优化后的设计方案进行验证。
将优化后的设计方案重新导入到ANSYS中，进行有限元分析，以验证其在实际工作条件下的性能。
基于ANSYS高空作业车吊臂结构的有限元分析
内容摘要城市化建设的飞速发展，城市的高层建筑群越来越多，对适合于此类建筑物施工的高空作业车设备需求量与日俱增。
作业臂是高空作业平台的重要承载部件之一，也是整机结构强度相对薄弱的部分，其力学性能对机械的正常运转有直接影响，为了保证工作人员高空作业时的人身安全，其作业臂有着严格的设计要求。
针对此问题，在对其结构进行详细分析的基础上，可以利用ANSYS软件与CAD软件的数据交换功能，将AutoCAD软件中建立的作业臂的三维几何模型导入ANSYS中, 选择solid92实体单元，利用ANSYS强大的网格划分功能，分析作业臂的结构和受载特点，建立有限元模型进行作业臂结构的强度和刚度分析，确定危险截面或危险点得应力分布及变形，找出结构设计中的不合理因素，对作业臂模型的截面尺寸形式进行了合理的优化设计，以达到节约材料，节省成本，并保证作业臂的安全系数。
关键词: 高空作业车作业臂有限元分析截面ANSYSAbstractWith the rapid development of urbanization, The urban architecture is to be more and more, which demand more and more the appropriate equipment for the construction of such buildings. Telescopic boom is one of an important bearing component in Aerial Work Platform, and also is relatively weak machine parts, whose mechanical properties has a direct impact on the normal operation of the machine. It is necessary and important to research the mechanical properties of the working arm in the design field of aerial working platform for ensuring the person safety in aerial working.In this situation, based on the detailed analysis of working arm structure, and then the 3D geometry model has been made in the platform of AutoCAD, the model was imported into the ANSYS. Making use of the solid element solid92 and powerful gridding partition ability of ANSYS and then using the function to analyze the structure of the working arm and the load characteristics of the operating arm. To establish the finite element model of the structure is to analyze strength and stiffness, which will determine the dangerous section or dangerous point and deformation to identify the unreasonable factors of the structural design. The overall performance will be improved. The plate thickness is optimized to reduce the material and the cost and to ensure the safety factor of the operating arm.Key words: Aerial working platform Working arm Finite analysis Section Ansys第1章绪论1．1课题的研究背景与意义工程机械广泛应用于经济建设的各部门，在整个经济发展中占有十分重要的地位。
基于ANSYS的机械抓手有限元分析
基于ANSYS的机械抓手有限元分析
1.概述：
通过ansys软件对机械抓手进行有限元分析，分析讨论机械转手抓取10Kg重物时候的受力状态，分析结果表明该机械抓手满足强度要求。
2.有限元分析
首先通过Proe建立三维模型，随后将三维模型通过ansys几何结构导入只ansys软件中，导入后的几何模型如下图所示
图1 几何模型
结构材料为结构钢，弹性模量为2.1e11Pa，泊松比为0.3。
导入ansys中以后需要进行网格划分，采用四面体网格进行划分，单元类型设置为solid187，为高阶带中间节点的单元类型。
有限元网格模型如下图所示，其中网格总数为53772，节点总数为86951。
图 2 有限元网格模型
随后根据实际情况对机械抓手进行载荷约束，约束固定位置，同时抓取质量为10Kg，等效为Force加载，取重力加速度为10g/m^2，所以10kg重物等效为100N，通过ansys中的remote Force进行加载，如下图所示。
同时还考虑机械抓手的自身重力作用。
图3 载荷约束条件
3.结果分析
完成上述设置以后，对结构进行有限元分析，则机械抓手在上述载荷下的应力云图和位移云图如下图所示。
可知此时结构的最大等效应力为79.774MPa，最大变形为0.29324mm。
其中结构钢的屈服强度为235MPa，结构的最大等效应力远小于材料屈服，所以结构满足强度要求。
图4 应力云图
图5 位移云图
图6 等效应变云图。
Ansys与solidworks 有限元分析软件的比较
COSMOS与其他有限元分析软件的比较COSMOS与其他有限元分析软件的比较/discuz/viewthread.php?tid=144534&pid=813571&page=1&extra =page%3D1#pid813571cosmos是sw环境下优秀的有限元分析软件下面转贴一篇比较文章:现在，企业面临的最大挑战是怎样快速地推出可以信赖的高品质产品。
达到这一目标的途径只有缩短产品的设计周期、降低产品的制造成本。
这样的问题对稍有一些头脑的人都是可以提出来的，问题是如何去缩短？怎样来降低呢？在一个现代化的企业中，CAD/CAM已经减少了不少设计者的负担，原来被视为CAD/CAM中配角的CAE（计算机辅助工程）已经不再是以前的可有可无了，现在已经是高品质设计中不可缺少的重要一环，CAE不仅可以减少CAM中制造实体模型的次数，还可以帮助设计者在CAD中合理去建构几何实体模型。
因此合理运用CAE可以缩短产品的开发时间，减少产品制造的成本。
这也从一个侧面说明，在整体效益上看，CAD/CAE/CAM已经是不可分割的了，并且向集成化的方向发展是一个必然趋势。
说的具体一点，CAE可以使企业达到现代化的水准，即可以：1、缩短设计所需的时间和降低设计成本。
2、在精确的分析结果下制造出品质优秀的产品。
3、对设计变更能快速作出反应。
4、能充分地与CAD集成并对不同类型的问题进行分析。
5、能准确地预测产品的性能。
怎样选择CAE软件CAE在企业中属高深层技术的范畴，因此，选择CAE软件产品应从技术的角度入手，但软件的计算速度、分析问题所需的硬盘空间、软件的使用方便性、软件的分析功能、与其它CAD/CAE软件的集成性，是评价CAE软件的基本准则。
目前在全球范围内的CAE软件产品是非常多的，如COSMOS、ANSYS、NASTRAN、PATRAN、ADINA、SAP、MARC、ASKA、RASNA、JIFEX（国产）等。
基于ANSYS的挖机动臂强度分析报告
基于ANSYS的挖机动臂强度分析报告1.概述：基于ansys软件对挖机动臂进行有限元分析，校核了动臂在几处铰孔载荷下的强度和刚度，最终计算表面，满足强度要求。
几何模型如下所示：图1 几何模型2.有限元建模动臂结构较为复杂，存在倒角、铰孔、凸台等不规则特征，所以采用四面体建模，单元类型选用solid185。
solid185单元用于构造三维固体结构.单元通过8个节点来定义,每个节点有3个沿着xyz方向平移的自由度.单元具有超弹性,应力钢化，蠕变,，大变形和大应变能力.还可采用混合模式模拟几乎不可压缩弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料。
图2 solid185单元类型动臂结构材料为Q345，其弹性模量为 2.1e5MPa，泊松比为0.3，材料的屈服极限为345MPa。
如下图所示。
图3 材料属性对动臂结构进行网格划分，采用自由划分，网格为四面体结构。
如下所示，在铰孔等特征处需要对网格进行局部加密，因为这些为主要受力区域，会出现一定程度的应力集中，所以网格需要加密，同时圆孔需要加密网格才能体现出圆弧的特征，如果网格较小，圆孔体现出的是多边形特征，则此时结构的实际情况会失真。
图4 网格模型最终网格总数为42804，节点总数为9479。
3. 载荷约束对动臂结构进行约束加载，动臂结构在实际工作中并没有固定约束部分，处于动平衡状态，主要受到连接铰孔的外载荷，但是有限元求解必须要消除刚体位移，结构不能处于动平衡状态，结构必须为静定或者超静定结构，所以可以通过对动臂结构上某些节点施加约束，所施加的约束刚好可以消除结构的全部刚体自由度，同时也不会对动臂引起附加约束，如果直接在动臂节点上施加约束，由于约束本身会引起附加刚度，所以这样必然会影响计算结果，所以通过弹簧的方式，在节点上建立对地弹簧，约束弹簧端部，通过调整弹簧刚度来避免约束节点对结构产生的附加刚度，同时还可以通过约束弹簧端部来消除刚体位移，如下图所示，同时打开惯性释放。
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化
基于ANSYS的滑移装载机动臂有限元分析与优化近年来，滑移装载机在工程建设和土木工程领域得到了广泛的应用，其主要结构之一是动臂。
动臂作为滑移装载机的重要组成部分，承担着机器负载和挖掘力的传递任务，因此其结构设计至关重要。
有限元分析是一种有效的工程分析方法，可以帮助工程师优化结构设计并提高其性能。
本文将基于ANSYS软件对滑移装载机动臂进行有限元分析与优化，并探讨其在工程实践中的应用。
1. 动臂的结构和工作原理滑移装载机动臂是机器的重要组成部分，主要用于挖掘、卸载和搬运物料。
其结构主要包括臂筋、附着点、反铲等部件，通过液压缸驱动实现伸缩和抬升。
在工作过程中，动臂需要承受不同方向的受力作用，因此其结构设计至关重要。
2. 有限元分析的原理有限元分析是一种工程分析方法，通过数值计算模拟结构的受力情况，可以预测结构在不同载荷下的变形和应力分布。
其基本原理是将结构划分为有限个单元，对每个单元进行力学分析，并通过计算得出整个结构的受力情况。
有限元分析可以有效地帮助工程师优化结构设计，提高结构的性能。
3. ANSYS软件简介ANSYS是一款强大的有限元分析软件，可以模拟各种结构的受力情况，并对结构进行优化设计。
其功能强大，界面友好，深受工程师的喜爱。
在本文中，我们将使用ANSYS软件对滑移装载机动臂进行有限元分析和优化。
4. 滑移装载机动臂的有限元分析我们需要建立滑移装载机动臂的有限元模型。
在建模过程中，需要考虑到动臂的结构特点和受力情况，合理划分单元，设置边界条件和载荷。
然后，通过ANSYS软件进行受力分析，得出动臂在不同载荷下的变形和应力分布情况。
通过有限元分析，可以发现动臂的受力集中部位和应力集中区域，为结构优化提供依据。
5. 滑移装载机动臂的优化设计通过有限元分析，我们可以了解到滑移装载机动臂的受力情况和结构弱点，进而进行优化设计。
优化设计的目标是减小动臂的变形和应力集中，并提高其整体性能。
可以采取的优化措施包括增加材料厚度、改变结构形状、调整附着点位置等。
基于Solidworks和Ansys Workbench的摇臂机构的设计与仿真分析
基于Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ和ＡｎｓｙｓＷｏｒｋｂｅｎｃｈ的摇臂机构的设计与仿真分析陈 松１，２（１．兰州交通大学机电工程学院，甘肃兰州 ７３００７０；２．兰州博立睿达机电技术有限公司，甘肃兰州 ７３００７０）摘 要：采用三维绘图软件Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ建立一种适用于新型纸纱复合袋糊底机托辊部件的摇臂机构模型，并将模型导入ＡｎｓｙｓＷｏｒｋｂｅｎｃｈ中进行有限元静力学分析，验证了其结构合理性。
研究表明，适用于新型纸纱复合袋糊底机托辊部件的摇臂机构能够很好的保证对托辊部件的支撑与固定，具有结构简单、稳定性好等特点。
关键词：纸纱复合袋；摇臂机构；机械结构；有限元分析中图分类号：ＴＨ１２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７－４４１４（２０１５）０２－００５０－０２ＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＲｏｃｋｅｒＭｅｃｈａｎｉｓｍＢａｓｅｄＯｎＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓａｎｄＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈＣＨＥＮ Ｓｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＬａｎｚｈｏｕＧａｎｓｕ ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｍｏｄｅｌｏｆｒｏｃｋｅｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒｔｈｅｐａｐｅｒａｎｄｙａｒｎｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇｂａｇｐａｓｔｅｂｏｔｔｏｍｍａｃｈｉｎｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｔｈｅＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄｓｔａｔｉｃｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｉｓａｎａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｍｏｄｕｌｅｏｆＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓｌｅａｄｉｎｇｉｎｔｈｅＡｎｓｙｓＷｏｒｋｂｅｎｃｈｔｏｖｅｒｉｆｙｉｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｒｅａｓｏｎａｂｌｅ．Ｔｈｅｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｒｏｃｋｅｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｃａｎｗｅｌｌｓｕｐ ｐｏｒｔａｎｄｆｉｘｔｈｅｒｏｌｌｅｒｐａｒｔｓ，ａｎｄｉｔｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｇｏｏｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｐｅｒａｎｄｙａｒｎｃｏｍｐｏｕｎｄｂａｇ；ｒｏｃｋｅｒｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ０ 引 言纸纱复合袋是一种采用新型制袋设备生产出的复合包装袋，大量使用于食品、建材、化工等领域，具有灌装方便、容量大、结实耐磨等特点。
基于ANSYS的装载机立式动臂的有限元分析及优化设计
基于ANSYS的装载机立式动臂的有限元分析及优化设计刘志鹏（龙工（上海）机械制造有限公司，上海 201612）摘要：依据装载机的作业特点，对立式动臂在铲掘位置进行静力学有限元分析，计算出动臂的应力分布云图，并在有限元分析结果的基础上提出动臂结构的改进方案。
优化后的仿真结果表明，在保证动臂满足工作性能要求的前提下，经优化设计后的动臂受力情况和结构形状得到了合理的改善。
该基于ANSYS 的有限元分析和优化设计方法提高了设计速度和设计质量，降低了生产成本。
关键词：装载机；立式动臂；静力学；有限元分析；优化设计中图分类号：TH243 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1006-0316.2017.03.016 文章编号：1006－0316 (2017) 03－0059－04Finite Element Analysis and Optimization Design of Vertical Movable Arm of LoaderBased on ANSYSLIU Zhipeng( Lonking (SHANGHAI) Machinery Co., Ltd., Shanghai 201612, China )Abstract：According to the working characteristics of loader, the static finite element analysis is performed in the shoveling and digging position for vertical movable arm, and the stress distribution is calculated. Base on the analysis result, the improved design is put forward. The simulation result after optimization shows that forces and structural shapes of the movable arm are improved after being optimized on the premise of meeting requirement of the movable arm’s work performance. The method of finite element analysis and optimization design based on ANSYS improves design speed and quality, reduces manufacturing costs.Key words：loader；vertical movable arm；static；finite element analysis；optimization design 动臂是装载机的关键结构件，其结构强度及受力情况直接影响装载机的性能优劣[1]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ａｒｎｌ
ｏｆ ｌｏｇ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｒａｉｌｅｒ．
［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ａｒｍ
ｏｆ ｌｏｇ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｒａｉｌｅｒ；ＡＮＳＹＳ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ
０引言
抓木机主要适用于林场、码头及Ｔ矿企业的 林木物料的装卸运输的作业。现在中国大部分的 抓木机生产者往往偏重于生产，对抓木机的技术
Ｘｉａ Ｌｉａｎｍｉｎｇ，Ｌｉｕ Ｂｏ，Ｔａｏ
ｅｘｃａｖａｔｏｒ
的变形量大．需要适当加强一下连接梁的刚度，这 样整个动臂就可以达到极限工况下的刚度要求。
ｆ３１
Ｗｅｎｘｉｕ．ＦＥＡ ｏｆ ｍｏｖｉｎｇ
ａｒｌｎ
ｏｆ
ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ ａｎｄ ＡＮＳＹＳ［Ｊ］．Ｍｉｎｉｎｇ＆
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．２０１２（４）：３２—３５．
田文涛，贺小华．＆ｄｉｄｗｏｒｋｓ与ＡＮＳＹＳ软件数据交换文件应 用研究［Ｊ］．现代制造工程，２００８（７）：４３－４６．
Ｔｉａｎ Ｗｅｎｔａｏ，Ｈｅ Ｘｉａ（，ｈｕａ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｄａｔａ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｆｉｌｅｓ
ｂｅｔｗｅｅｎ ｆａｃｔｕｒｉｎｇ
ＡＮＳＹＳ对模型进行强度、刚度及模态分析。’：，来验 证动臂是否符合既定Ｔ作强度要求，为动臂的进 一步优化提供参考依据。
收稿日期：２０１２－０８—２４ 收稿日期：２０１２—１０—２２
Ｆｉｇ．１
乒。寻ｊ≈
Ｉ一 ，Ｇ＋Ｇ。’ 图１
Ｆｏｒｃｅ
＼＼『１｝
虬
ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ
营
ｍａｘｉｍｕｍ
动臂最大臂展位置的受力分析
荷，载荷曰为极限工况下油缸的最大拉力
７０．１８１ｋＮ，该铰点不加约束，载荷Ｃ为极限工况下 动臂支撑前动臂的最大力７３．２３２ｋＮ，该铰点不加 约束，具体界定和加载情况如图５所示。
万方数据
第５１卷第１期
陈荚凯等：基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ和ＡＮＳＹＳ的抓木机动臂有限元分析４１
较大ｗｅｒｅ
ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｇ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｒａｉｌｅｒ，ａ
ｔｏ
ｓｔｒｅｓｓ
ｍｏｄｅｌ ｗｏｒｋｉｎｇ ｉｎ ｌｉｍｉｔｅｄ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ，ｔｈｅｎ ＡＮＳＹＳ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｔｏｕｒｓ
ｕｓｅｄ
改进提供了理论上的参考。
参考文献 ［１］
●
于硕，张建宗，孔结．液压挖掘机动臂的有限元分析［Ｊ］．工程 机械．２０１ｌ（４）：８一ｌＯ．
Ｙｕ Ｓｈｕｏ，Ｚｈａｎｇ
－一、－一…√弋 图６动臂应力云图
Ｆｉｇ．６
Ｊｉａｎｚｏｎｇ，Ｋｏｎｇ Ｚｈｅ．Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆ Ｊ １．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄ
Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ
［文献标志码］Ａ
［文章编号］１６７３—３１４２（２０１３）０ｌ一００３９—０３
ｏｎ
ｏｎ
Ａｒｍ ｏｆ Ｌｏｇ Ｌｏａｄｉｎｇ Ｔｒａｉｌｅｒ Ｂａｓｅｄ
ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ
ａｎｄ ＡＮＳＹＳ
Ｃｈｅｎ Ｙｉｎｇｋａｉ，Ｍｉｎ Ｌｉｎｇｑｉａｎｇ，Ｙｉ Ｃｈｕｉｌｉａｎｇ，Ｇｏｎｇ Ｘｕｅｌｉａｎｇ，Ｚｈａｎｇ Ｃｕｉｙｉｎｇ，Ｌｉｕ Ｘｕｅｆｅｎｇ
陈英凯，闵令强，仪垂良，宫学良，张翠英，刘学峰
（２５０１００山东省济南市山东省农业机械科学研究所） ［摘要］利用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ对抓木机动臂进行三维实体建模，通过ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ与ＡＮＳＹＳ系统的接Ｉ：７将其输入到 ＡＮＳＹＳ中，再使用ＡＮＳＹＳ对动臂进行静力学分析。根据抓木机的作业要求，建立其极限工况下的受力模型．并 通过ＡＮＳＹＳ分析计算其极限工况下的强度、刚度分析，得出相应的应力分布、位移图．为动臂的设计改进和结 构优化提供参考依据． ［关键词］抓木机动臂；ＡＮＳＹＳ；有限元分析 ［中图分类号］￥７７６．３４
（Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉｎａｎ Ｃｉｔｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ２５０１００，Ｃｈｉｎａ，）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｓｏｌｉｄ
ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ａｉｍ ｏｆ ｌｏｇ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｒａｉｌｅｒ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ
‘
Ｆｉｎｉｔｅ
ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ
ｍｏｖａｂｌｅ
ａｒｍ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ
ｅｘｃａｖａｔｏｒ［Ｊ］Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ，
２００９（１１）：５９—６２．
Ｆｉｇ．７ Ｓｔｒａｉｎ ｎｅｐｈｏｇｒａｍ ｏｆ ａｒｍ
作者简介陈英凯（１９８３一），男，山东无棣人，主要从事机械设计 研发与制造工作
ｏｆ ａｒｍ ａｔ ｔｈｅ
ａｎａｌｙｓｉｓ
１．２动臂模型的建立 利用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ建立动臂的三维几何模型． 如图２所示。
万方数据
农业装备与车辆工程
的结构中，绞点处的受力并非集中力，是按照余弦 规律分布的［４Ｉ，假定如图４所示。
Ｙ▲
图２动臂三维模型
Ｆｉｇ．２ ３Ｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａｒｍ
１．３动臂模型的导入
把模型完整地导人到ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中。再对
（１）载荷在ｘ—ｙ平面１８０。范围内按余弦分布； （２）分布力的方向为沿销孔表面的法向； （３）载荷在ｚ向均布。 由上述假定，铰点处载荷的分布函数Ｆ（ｐ）为
模型的求解类型进行设定，就可以进入ＡＮＳＹＳ分
析界面。
１．４动臂模型材料的选择和单元格的划分 动臂主要由厚钢板和矩形钢管焊接而成，根 据有限元理论。模型采用三维实体单元进行划分。 实体单元选用Ｓｏｌｉｄ４５单元。动臂网格模型如图
由动臂极限工况下的总位移变形图（图８），
可以知道动臂的最大位移为４５．１９１ｍｍ，变形量比
万方数据
ｃａｒｒｙ ｏｕｔ
ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｌ＇Ｉｎ．ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｔｒｅｓｓ
ｃｏｎｔｏｕｒｓ
ｒｅｃｅｉｖｅｄ．ｗｈｉｃｈ ｏ“０ｒｅｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒｌｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ
ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ ａｎｄ ＡＮＳＹＳ ｓｏｆｔｗａｌ℃『Ｊ １．Ｍｏｄｅｍ Ｍａｎｕ． Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．２００８（７）：４３—４６．
［４］
李金晓，杨茹萍．液压挖掘机动臂的有限元分析［Ｊ］．建筑机 械化，２００９（１１）：５９—６２．
＿。’巳
图７动臂应变云图
一
Ｉ。；Ｊｉｎｘｉａｏ，Ｙａｎｇ Ｒｕｐｉｎｇ
利用ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ ｌ ３．０和ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ
图４绞点压力分布假足
Ｆｉｇ．４ Ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｐｒｅｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｎｇｅ ｐｏｉｎｔ
间的无缝连接［３］，能实现Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ与ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 软件无缝共享模型与数据，且接口单一，避免了模 型交换过程中某些关键数据丢失。操作过程为：模 型＿＋单击ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ工具栏中的ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋ— ｂｅｎｃｈ ｌ ３．０＿Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ—Ｎｅｗ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ便可以
ｏｆ
ａｒｎｌ
ｈｙｄｒａｕｌｉｃ－ｅｘｃａｖａｔｏｒ
Ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｔｏｕｒｓ ｏｆ ａｒｍ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，２０ｌｌ（４）：８—１０． ｆ２］
从动臂的弹性应变分布图（图７）可以知道，
整个动臂整体的应变较小，只有连接梁中间部分
夏连明，刘波，陶文秀．基于ＳｏｌｉｄⅥｏｒｋｓ与ＡＮＳＹＳ的挖掘机 动臂有限元分析ｆＪｌ．矿山机械，２０１２（４）：３２—３５．
第５１卷第１期
Ｖ０１．５ｌ Ｎｏ．１
农业装备与车辆工程
ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ
２０１３年１月
ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｊａｎｕａｒｙ ２０１ ３
ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＬＥ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—３１４２．２０１３．０１．０１２
基于Ｓｏｌ ｉｄＷｏｒｋｓ和ＡＮＳＹＳ的抓木机动臂有限元分析
ｂｙ ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ，ａｎｄ ｉｍｐｏｒｔｅｄ ｉｎｔｏ ＡＮＳＹＳ ｔｈｒｏｕｇｈ
ａＦｎｌ
ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ ａｎｄ ＡＮＳＹＳ．ａｎｄ ｔｈｅｎ ｓｔａｔｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ
ｔｏ
ｗａｓ
ｃａｒｒｉｅｄ
ｏｎ
ｖｉａ
ＡＮＳＹＳ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
合力Ｒ已知。分布力Ｆ在合力方向的分量之 和应等于Ｒ，由上式可推得待定系数的计算式
Ｐ－孕。
７／＇／，ｒ
（３）
式中月为余弦载荷在销孑Ｌ圆周处的合力，ｚ为销
图３动臂网格模型
Ｆｉｇ．３ Ｍｅｓｈｅｄ
ｍｏｄｅｌ
ｏｆ
孑Ｌ的长度，ｒ为销孔半径，由式（３）可以计算铰点
ａｒｒｎ
动臂的全部零部件材料均为Ｑ２３５，材料属
和刚度。
■Ｉ
２●ｌ～
图５动臂静力学模型
Ｆｉｇ．５ Ｓｔａｔｉｃｓ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａｒｍ
．＿一、。、
图８动臂极限工况的位移云图
Ｆｉｇ．８ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｎｅｐｈｏｇｒａｍ ｏｆ ａｒｍ
ｏｆｆ
１．７有限元分析结果
ｌｉｍｉｔ
ｃａｓｅ
使用上述动臂模型．分析其极限工况下的应力 分布和变形情况．通过计算．得到动臂的Ｖｏｎ Ｍｉｅｓｓ 应力云图（图６），动臂大部分的应力值比较小，其 最大应力４２３７．０８ＭＰａ，而在连接梁的中间部分有 比较大的应力集中．其最大应力为４７４．１４ＭＰａ，还 有连接梁和前后连接板焊接的位置出现了应力集 中点，局部应力甚至超过了材料的屈服强度，应考