四、分析結(jié)果對比
在有限元計算后,我們?nèi)∪鐖D3所示的4個參考點進(jìn)行應(yīng)力、位移的研究,同時考慮機(jī)身整體的最大應(yīng)力和緩大位移、兩個模型的分析結(jié)果對比見表3。其中,裝配體模型的等效應(yīng)力分布云圖如圖4所示,合位移的結(jié)果云圖如圖5所示,零件模型的等效應(yīng)力分布云圖如圖6所示,合位移的結(jié)果云圖如圖7所示。
從上述圖示中,我們可以看到最大的應(yīng)力、位移的數(shù)值大小。位置二者十分接近,但在所選的參考點處竺者的的應(yīng)力有所差異,最小相差11.6%,最大相差31.2%,作者認(rèn)為這是參考點附近網(wǎng)格剖分的差攤所致,同時裝配體的網(wǎng)格模型可以更真實的反映焊接零件之間力流的分布和載荷傳遞。當(dāng)然,通過網(wǎng)格細(xì)化,哭者在參考點附件的差異會減小。
五、兩種有限元模型的優(yōu)缺點
傳統(tǒng)的零件摸型方式分析是許多工程分析人員所熟知的,也是絕大多數(shù)分析軟件所唯一支持的方式,所以應(yīng)用比較普遍,造型和前處理花費(fèi)的時間相對要少;但是對于多種材料、待研究的焊縫位置、以及可能靄要考慮的不同接觸面之間的摩擦系數(shù)的設(shè)置等,需要特殊定義或需要軟件提供該項功能方可實現(xiàn)。
COSMOSWorks 對于裝配體模型方式的分析,為我們提供了更多的控制選項以及結(jié)果顯示選頂。
1."經(jīng)緯"分明的網(wǎng)格模型。我們首先注意到以裝配體模型方式進(jìn)行網(wǎng)格剖分后,每個焊接件之間"經(jīng)緯"分明,而民接觸面之間的節(jié)點可以一一對應(yīng),這是我們使用零件模型方式來分析裝配體結(jié)構(gòu)很難達(dá)到的理想網(wǎng)格剖分方式。
2.更靈活的網(wǎng)格剖分控制。以裝配體模型方式進(jìn)行網(wǎng)格剖分時,不同接觸面,不同零件都可以設(shè)置不同的單元大小公差值等,使得我們可以對復(fù)雜模型的控制更靈活。對模型細(xì)節(jié)之處的研究更方便。
3.不同摩擦系數(shù)設(shè)置。同2中一樣,不同接觸面,不同零件之間,還可以設(shè)定不同的摩擦系數(shù),這樣既使分析工況和實際工況更接近,也使得前處理的工作最大大減輕。
4.不同材料設(shè)置。如結(jié)構(gòu)使用了多種材料,在傳統(tǒng)的零件分析方式中,必須通過指定單元和材料屬性(有時還要指定實常數(shù))等來給指定單位設(shè)置不同的材料,所以前處理的工作量較大。而在裝配體模型方式中,一種材料就對應(yīng)這個零件或一組零件,可以零件為對象,一次選擇一個零件或一組零件來設(shè)置材料,這個一作一般1一2分鐘就可以完成,顯然速度要大大快于零件模型的分析方式。
分析結(jié)果如圖8所示的爆炸圖。利用SolidWorks對裝配體管理的功能,先對裝配體中所研究的零部件定義爆炸方式,并使用該爆炸圖;然后在COSMOS Works的結(jié)果查看中,可以爆炸的方式顯示各個零部件,這樣對于焊縫位置,或零件之間的接觸面的研究提供了很大便利。
六.應(yīng)用建議
根據(jù)上述分析情況的對比,結(jié)合SolidWorks和C05MOS Works的功能特點,就結(jié)構(gòu)件在準(zhǔn)備有限元模型時提出了一些建議。
1.如果已有結(jié)構(gòu)件的三維幾何模型,且設(shè)計時就是按照焊接等方式裝配的,則采用裝配體模式進(jìn)行分析;
2.在進(jìn)行新產(chǎn)品的方案設(shè)計階段,如結(jié)構(gòu)件中僅使用一種材料,宜采用單零件模式進(jìn)行分析,可加快三維建模的進(jìn)度。
3.為獲得某零件的詳細(xì)分析結(jié)果,如焊縫處分析,或考慮多種材料等,宜采用裝配體模式進(jìn)行分析,便于前處理中靈活的控制。
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