根據(jù)機(jī)械實(shí)際工作分析有限元軟件的作用

1、根據(jù)機(jī)械實(shí)際工作分析有限元軟件的作用 【摘 要】目前，在計(jì)算工程科學(xué)領(lǐng)域里有限元分析軟件是特別有成效的現(xiàn)代化計(jì)算方式，文章主要討論了有限元分析在基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)械構(gòu)造實(shí)行的優(yōu)化方式，并論述了根據(jù)部分軟件檢驗(yàn)其效率的過(guò)程。 【關(guān)鍵詞】有限元；分析軟件；機(jī)械 由于現(xiàn)代社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)普遍使用，有限元分析工程設(shè)計(jì)與分析也隨著得到了重視，最早將有限元分析方法運(yùn)用起來(lái)是在求解線性結(jié)構(gòu)問(wèn)題上，對(duì)結(jié)構(gòu)場(chǎng)和流場(chǎng)的有限元分析結(jié)果實(shí)交叉迭代求解，在cae軟件上藕合場(chǎng)將是其以后的進(jìn)展方向。機(jī)械開發(fā)商即使消耗大量的資金在軟件功能上，還是不能更好的滿足顧客的需求，為此機(jī)械開發(fā)商必須清楚了解了顧客的實(shí)質(zhì)狀況才能針對(duì)性的對(duì)軟件運(yùn)

2、用創(chuàng)新的有限元計(jì)算方式。既能精確的解決復(fù)雜的本構(gòu)行為，又能更好的適用于材料在快加載速度下的斷裂問(wèn)題。增強(qiáng)機(jī)械加工數(shù)據(jù)處理功能，研究開發(fā)求解非固體力學(xué)和交叉學(xué)科的fea程序，為可視化圖形技術(shù)開發(fā)提供了強(qiáng)有力的工具。有限元方法形態(tài)相當(dāng)豐富，新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)的需求越來(lái)越嚴(yán)格，有限元分析技術(shù)正逐步的大量用于機(jī)械軟件中。ansys是最為通用和有效的商用有限元軟件之一，利用虛擬成形試樣產(chǎn)品等功能而通過(guò)機(jī)械動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品能快速響應(yīng)市場(chǎng).并在最短的時(shí)間內(nèi)以較高性能價(jià)格比的產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)，是當(dāng)今企業(yè)得以生存和發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與有限元法 有限元法其實(shí)就是將整體的系統(tǒng)進(jìn)行分解，分別對(duì)每個(gè)環(huán)

3、節(jié)進(jìn)行相似的解答，應(yīng)用有限元方法將工作運(yùn)行中的槳葉按正規(guī)方式進(jìn)行組裝，就產(chǎn)生原有系統(tǒng)的分析，經(jīng)過(guò)網(wǎng)格的劃分與分析等計(jì)算步驟得出類似的系統(tǒng)，這就形成了相應(yīng)的數(shù)值模型。優(yōu)化問(wèn)題是通過(guò)優(yōu)化模型的建立，運(yùn)用各種優(yōu)化方法，通過(guò)迭代計(jì)算，得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。目標(biāo)函數(shù)以最小化的函數(shù)，依據(jù)尺寸、制造費(fèi)用等性能準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)變量通常包括幾何尺寸、材質(zhì)、載荷位置、約束位置等，根據(jù)設(shè)計(jì)變量的準(zhǔn)則來(lái)判斷設(shè)計(jì)的模型響應(yīng)參數(shù)項(xiàng)通常包括內(nèi)力、位移等，機(jī)械結(jié)構(gòu)常采用51mo采集方式進(jìn)行模態(tài)分析。信號(hào)采集不可避免地含有噪聲信號(hào)。在信號(hào)采集過(guò)程。 2有限元分析法在機(jī)械制造中的具體應(yīng)用 2.1在機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的應(yīng)用 有限元分析法計(jì)算機(jī)械

4、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)受到外力負(fù)載結(jié)果，判斷是否符合設(shè)計(jì)要求。由于機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，負(fù)載也相當(dāng)多，依據(jù)理論分析往往無(wú)法進(jìn)行。有限元軟件多種求解器分別適用于不同的問(wèn)題及不同的硬件配置，計(jì)算功能支持分布式并行適合于大型機(jī)械制造與加工環(huán)節(jié)的計(jì)算。機(jī)械加工中處理中建模的順序也就應(yīng)該是與命令菜單編排相同的順序，建立模型劃分網(wǎng)格，將不同類型的單元混合使用。在通用后處理器中生成動(dòng)畫，計(jì)算結(jié)果的變形動(dòng)畫，通過(guò)簡(jiǎn)單的菜單完成，輸人參數(shù)，然后通過(guò)關(guān)鍵點(diǎn)生成梁實(shí)體模型。本實(shí)驗(yàn)利用了ansys軟件對(duì)矩形截面梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力有限元分析。熟悉了有限元的建模、求解及結(jié)果分析的步驟和方法；同時(shí)加深了有限元理論關(guān)于網(wǎng)格劃分概念、

5、劃分原則等的理解。ansys的學(xué)習(xí)、應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)、復(fù)雜的工程，由于它涉及到多方面的知識(shí)，所以在學(xué)習(xí)ansys的過(guò)程中一定要對(duì)ansys所涉及到的一些理論知識(shí)有一個(gè)大概的了解以加深對(duì)ansys的理解。 2.2 在機(jī)械動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用 建模機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型可采用試驗(yàn)建模、解析建模及二者的混合建模方法建立。試驗(yàn)建模隨著試驗(yàn)?zāi)B(tài)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，測(cè)試精度為機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)特性分析提供了可靠的基礎(chǔ)。但是以試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)相當(dāng)困難。解析模型可利用有限元法等分析途徑加以建立，有限元法成為機(jī)械結(jié)構(gòu)主要的分析建模方法。但是精度還不能完全滿足要求，為充分發(fā)揮有限元理論分析的各自優(yōu)勢(shì)，用試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析結(jié)果檢驗(yàn)與

6、修改有限元模型，以動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)法為基礎(chǔ)，建立結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的混合動(dòng)力學(xué)模型。采用試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析修改有限元模型，建立結(jié)構(gòu)系統(tǒng)合理的動(dòng)力學(xué)模型。使其更符合機(jī)械結(jié)構(gòu)的實(shí)際邊界條件?；旌辖７椒ㄊ且殉蔀闄C(jī)械結(jié)構(gòu)建模實(shí)用、可靠的建模方法?？梢阅M絕大部分工程材料的線形和非線形行為，進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析，讓后用于合適的分析類型，進(jìn)行生存力分析和疲勞壽命預(yù)估；析架的實(shí)際構(gòu)造的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都受一個(gè)平面匯交力系的作用，計(jì)算梅架內(nèi)某個(gè)桿件所受的內(nèi)力，可以認(rèn)識(shí)析架的概念及計(jì)算方法，在機(jī)械設(shè)計(jì)中發(fā)揮具體的作用。 2.3機(jī)械動(dòng)態(tài)優(yōu)化優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立有限元分析模型 設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)上吊裝件在實(shí)際應(yīng)用中的約束情況，啟動(dòng)有限元分析算例，將鋼板面

7、、接點(diǎn)、無(wú)縫管焊接處等進(jìn)行仿真模擬約束，可以有效地解決各種約束條件控制的各類結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀，適用于實(shí)際工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化的軟件也在發(fā)展之中，針對(duì)機(jī)械優(yōu)化問(wèn)題的復(fù)雜性，歸結(jié)為模糊非線性規(guī)劃，有限元法和試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析方法緊密結(jié)合，建立模態(tài)坐標(biāo)和模態(tài)綜合的理念，這些方法在實(shí)際機(jī)械制造中得以廣泛應(yīng)用。 2.4有限元分析與機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析 例如：汽車車輪是汽車的重要部件，他的材料和制造質(zhì)量不僅直接關(guān)系到人的安全，應(yīng)盡可能減輕其質(zhì)量和美化其美觀。汽車鋼圈在使用中強(qiáng)度低面被損壞，具統(tǒng)計(jì)表明，輪輻出現(xiàn)裂紋的位置相對(duì)也比較集中，由于鋼圈受力比較復(fù)雜，采用有限元方法，這種補(bǔ)貼貼可功不可沒(méi)采用自頂向下的建模方法，對(duì)原產(chǎn)品研

8、究來(lái)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的不足以改進(jìn)產(chǎn)品，可以說(shuō)的比較具體的。而我們研究的結(jié)果是理論最終指導(dǎo)設(shè)計(jì)和改進(jìn)其結(jié)構(gòu)。 隨著有限元分析方法在機(jī)械領(lǐng)域的不斷應(yīng)用，機(jī)械產(chǎn)品要求的也不斷提高，有限元分析方法的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析高速壓片機(jī)的振動(dòng)、噪音問(wèn)題，推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率的提升。通過(guò)介紹重要部件的有限元仿真計(jì)算處理，克服了有限元分析軟件的cad功能較差的缺點(diǎn)，提高了機(jī)械設(shè)計(jì)的效率，這些軟件對(duì)于大型工程機(jī)械的設(shè)計(jì)制造都有一定的現(xiàn)實(shí)意義。 參考文獻(xiàn)： 1張力主編.有限元法及ansys程序應(yīng)用基礎(chǔ)，北京：科學(xué)出版2008.， 2劉揚(yáng)，劉巨保.羅敏編著.有限元分析及應(yīng)用m.北京：中國(guó)電力出版社，2008. 3劉洪文主編.材料力學(xué)第四版m.