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Solidworks和Cosmos的极板有限元分析

发布于:2015-12-22 21:20
极板有限元分析

      随着三维App设计与分析能力的不断增加,实体建模进行有限元分析在机械设计中所起的作用也越来越重要,通过利用三维App建模分析,可以对零件的强度、刚度等性能指标进行模拟分析,并引导设计人员对零件进行优化设计,达到以最小的成本,满足产品的设计需求。SOILDWORKSApp易学、操作简单已得到社会各界的认可,同时其有限元分析模块COSMOSWORKS也越来越受到机械设计人员的认同。
      测井仪器通常工作在高温、高压的恶劣环境中。极板作为微电阻率扫描成像测井仪器的一部分,内部装有电路板及电钮扣,它们都不能承受较高的工作压力(140 MPa),因此需对极板进行耐压设计。由于井口尺寸比较有限,对仪器外径要求尽量小,这样设计的极板厚度就要求尽量小。因此,极板要有足够的强度和刚度,才能保证不被损坏或产生较大的变形。
      极板的设计要求如下:极板底部厚度不超过3mm,极板的各个面的每个点在承受140 MPa的均布载荷的情况不被破坏,并且变形量不能超过0.03 mm,极板的外表面要求光滑、平整。
      考虑到设计强度要求和加工性能,大家设计极板材料一般选用比重较轻而强度较高的钛合金材料(TC11)。其密度小,相对水的比重为4.6左右,材料屈服强度1000 MPa以上。因为SOLIDWORKS在建立复杂3D模型方面功能很强,所以首先在SOLIDWORKS中建立极板的3D模型,然后在COSMOSWORKS中进行有限元分析计算。极板是由几个零件装配在一起的,经分析,大家发现极板最溥弱点在极板底盖。因此,大家进行力的等效性处理,分析计算最薄厚度为2.6 mm极板底盖的强度。
      通过在SOLIDWORKSApp中对前后3个模型的分析计算,没有加强筋的极板底盖最大应力1135 MPa,超出了材料的屈服强度,有加强筋的极板底盖最大应力为1025 MPa,其最大应力小于材料的屈服强度,满足设计要求。而壳体的变形量从0.033 mm减少到0.029 mm,与此同时,应力也降到屈服应力以下。通过增加有加强筋的极板厚度,大家发现极板应力和位移量进一步减小,最大应力值为881 MPa,安全系数更大。从而为大家的设计提供非常有用的理论参考。由此可见,有限元分析在机械设计中改进设计方案、优化设计、量化设计、减少成本方面具有很强的引导作用。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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