機(jī)械設(shè)計(jì)中有限元軟件的運(yùn)用

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1、機(jī)械設(shè)計(jì)中有限元軟件的運(yùn)用 機(jī)械設(shè)計(jì)中有限元軟件的運(yùn)用 2013/09/27 如何實(shí)現(xiàn)有限元法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，實(shí)際上就是運(yùn)用有限元的程序把有限元的方法和理論通過(guò)計(jì)算機(jī)體現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中。下面就以一種由天然橡膠和內(nèi)、外襯套構(gòu)成的橡膠襯套為例來(lái)具體的分析有限元法在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中的具體應(yīng)用，以便為其他的機(jī)械設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。 1.機(jī)械模型的簡(jiǎn)化 機(jī)械模型簡(jiǎn)化就是去掉新產(chǎn)品的模型中那些不會(huì)對(duì)機(jī)械整體產(chǎn)生很大影響的部分，比如機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的圓角或者倒角等部分，因?yàn)楸Ａ?/p>

2、這些成分就會(huì)影響機(jī)械單元格的整體質(zhì)量，尤其是在加大運(yùn)算量以后很難收斂計(jì)算的結(jié)果。對(duì)于橡膠襯套這樣的機(jī)械設(shè)計(jì)在對(duì)它的徑向剪裁進(jìn)行分析的時(shí)候，對(duì)橡膠內(nèi)的襯套固定以及橡膠的形變程度進(jìn)行研究，還有在徑向沒(méi)有孔的方向加人載荷為500牛的力，并保持加載速度為每分鐘五毫米。 2.單元格的劃分 單元格的劃分就是把機(jī)械整體的模型進(jìn)行離散的處理，這樣做可以方便技術(shù)人員從離散的數(shù)據(jù)中找出模擬分析的規(guī)律，另外，在進(jìn)行單元格的劃分時(shí)要根據(jù)不同機(jī)械模型的需求建立不同的有限數(shù)據(jù)集合，這樣就能夠保證在設(shè)計(jì)完成后的材料選取和定義邊界條件的時(shí)候方便操作。 3.定義機(jī)械的幾何特征 在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中需要根據(jù)新產(chǎn)品的幾何

3、特征制作相應(yīng)的模型，那么就一定要定義其幾何特征，例如，機(jī)械模型中部分零件的厚度、變力、應(yīng)力、熱傳導(dǎo)等特性的分析等，當(dāng)然，不同的機(jī)械模型會(huì)有不同的要求，機(jī)械工程設(shè)計(jì)人員要根據(jù)具體的情況作出決定。另外，這里要對(duì)材料特性的定義問(wèn)題做出強(qiáng)調(diào)，對(duì)于已經(jīng)構(gòu)建完成的機(jī)械模型，要對(duì)其中起決定性作用的部分構(gòu)建材料參數(shù)，對(duì)于大多數(shù)的金屬類同性材料只需要構(gòu)建楊氏模量即可，而那些非線性變化的材料就必須將其壓縮或者拉伸的應(yīng)力變化值輸人到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行分析，最后再通過(guò)計(jì)算機(jī)的擬合賦予不同模型或相同模型的不同部分相關(guān)的系數(shù)。 4.定義接觸條件和載荷狀況 對(duì)于接觸條件的定義要根據(jù)機(jī)械模型各部分組成的接觸狀態(tài)而定，就以上文提

4、到的橡膠襯套為例，橡膠在受力后很容易發(fā)生形變，這是橡膠之間的接觸，橡膠就叫做變形體，而外襯套和內(nèi)襯套不會(huì)發(fā)生形變，可以認(rèn)為是剛體。當(dāng)接觸條件定義完成后，機(jī)械模型的材料和受力等情況也就基本確定了，然后就是邊界條件和載荷條件的確定了，這就需要有限元法中的定義收斂法來(lái)確定。 5.定義作業(yè)和單元類型 對(duì)于已經(jīng)定義好的載荷狀況機(jī)械模型，要將其選擇到作業(yè)當(dāng)中做更加細(xì)致的處理，如果是更加復(fù)雜的機(jī)械模型就需要用到初始載荷的定義，最后還要選擇具體的分析操作類型以及設(shè)計(jì)結(jié)果的分析。另外，在有限元軟件中不同類型的結(jié)構(gòu)有不同的單元類型，所以要應(yīng)用現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)單元類型進(jìn)行定義。 綜上所述，本文分析了有限元法

5、在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并且對(duì)有限元軟件的開(kāi)發(fā)和利用做了介紹，隨著有限元在機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)中的廣泛應(yīng)用，企業(yè)的設(shè)計(jì)效率有了顯著的提高，對(duì)設(shè)計(jì)方案也進(jìn)行了優(yōu)化，尤其是縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間，節(jié)約了成本。雖然我國(guó)仍然有很多機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)沿用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，但是值得欣慰的是已經(jīng)有很多的企業(yè)技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到CAE技術(shù)有著很大的發(fā)展?jié)摿?，可以極大地提高生產(chǎn)力，所以，有限元法的使用一定會(huì)越來(lái)越受到重視，希望隨著我國(guó)有更多的機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)運(yùn)用有限元法進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，會(huì)使得社會(huì)更加進(jìn)步，科技更加發(fā)展，從而幫助我國(guó)的經(jīng)濟(jì)更加迅速的增長(zhǎng)。 本文作者：李晶 上一個(gè)文章： 機(jī)械設(shè)計(jì)方法發(fā)展趨勢(shì)探索下一個(gè)文章： 機(jī)械設(shè)計(jì)中CAD系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)