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有限元分析在機械設計中的應用

發布于:2015-12-19 22:24
機械設計

      隨著計算機水平的不斷進步,有限元的理論和應用得到了迅速的發展,有限元軟件的功能也在不斷的增加。有限元法在產品的設計和研制中所顯示出的無可倫比的優越性,成為機械設計中的一個重要工具。
      有限元設計的過程就是用有限元程序把有限元理論和方法用計算機實施過程的紐帶。
      (1) 模型簡化。將模型中的一些對整體的分析結果不會產生影響的部分去掉,例如,產品結構中的倒角、圓角等,因為有這些因素存在會影響單元格劃分的質量,以及增加大量的運算量,使結果計算時不易收斂。
      (2) 單元格劃分。將整體的模型進行離散,以便從離散的數據中發現規律進行模擬分析,劃分單元格時根據不同模型的需要,可能需要建立一些不同的數據集合,以便在后續的材料特性定義和邊界條件定義時,選取不同的部分方便。
      (3) 定義幾何特性。賦予模型一種幾何特征,如2-D模型中的厚度等,屬于應力分析或應變分析或是熱傳導分析等等,不同的模型有不同的輸入要求。
      (4) 定義材料特性。給構成模型的各部分以材料參數,如對于各向同性材料我們只需定義其楊氏模量,泊松比就可以了(這類材料一般為金屬材料),對于非線形變化的材料需將材料的拉伸或壓縮的應力應變曲線輸入到計算機,然后通過擬合得到相關的系數再賦予模型的不同部分。
      (5) 接觸條件定義。定義模型各組成部分的接觸狀態,例如在受力后橡膠要發生形變,那是橡膠本身之間的一種接觸,稱為變形體。
      (6) 邊界條件定義。將零部件節點的X,Y,Z方向的位移設定為0。
      (7) 載荷狀況(工況)定義。至邊界條件定義完成后,模型的基本的受力,位移及材料都已經定義完成了,接下來需要定義工況(load case),主要目的是選擇前面已經定義好的邊界條件,載荷條件等,還需定義收斂的方法。
      有限元的應用大大提高了企業的設計效率,優化了設計方案,縮短了產品的開發周期。越來越多的企業和技術人員意識到CAE技術是一種巨大是生產力?梢灶A見,不久的將來,有限元法的應用,必將更加普及,將會有更大的突破必將推動了科技進步和社會發展,并且會取得巨大的經濟效益。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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