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基于APDL的装载机动臂有限元分析

发布于:2016-02-20 22:48
有限元分析

      运用APDL语言完成装载机工作装置动臂的整体三维建模,在ANSYS环境下对ZL60装载机动臂的结构强度进行了计算。得到了在静力条件下对称水平插入力作用工况下动臂的应力、变形云图,并进行了详细地分析,实现了有限元建模和分析的参数化。将参数化设计引入到有限元分析中,实现结构参数快速调整,自动生成分析模型并完成结构分析过程。增强了有限元分析的准确性,并对工程机械及同类结构有一定的引导意义。
      动臂是装载机工作装置最重要的构件,其强度状况对工作装置的性能和寿命有直接的影响。在装载机的实际工作过程中,动臂容易受到变形,因此对动臂强度的计算主要借助于有限单元法。在分析之前通常要作一些假设:ZL60型装载机工作装置动臂是由16Mn钢制造,16Mn钢内部组织是多晶体,晶粒之间是互相紧密接触的,没有任何空隙,动臂的材质可以认为是连续的,晶粒很小且排列杂乱,按材料的统计规律是均质和各向同性的,动臂在生产过程中由于合适的工艺保证,在自由状态,其内部可以认为无应力,另外,动臂在运动过程中,加速、振动等引起的附加载荷忽略不计。
       “参数化”这个概念最初是从CAD造型中提出来的。参数化建模是指先用一组参数来定义几何图形(体素)尺寸数值并约束尺寸关系,然后提供给设计者进行几何造型使用。它的主要思想是用几何约束、数学方程与关系来说明产品模型的形状特征,从而得到一簇在形状或功能上具有相似性的设计方案。
      有限元参数化建模包括几何模型的参数化、有限元网格划分的参数化、约束条件及载荷的参数化、材料性能的参数化及对后处理部分进行参数化等,从而使用户在参数化建模后可一次性计算出不同参数下的各类结果,便于直接进行优化分析、比较,且帮助用户从大量的分析数据中迅速提取用户所关心的信息。三维CAD参数化建模的目的仅仅是在设计参数确定后可以方便地生成模型和出工程图,而建立有限元参数化模型的目的除为了方便地修改模型进行系列产品的工程分析外,更重要的是在有限元分析的基础上进行优化设计。
      应用参数化有限元模型可以方便地得到相同结构、不同尺寸构件的模型结果和有限元分析结果,进而进行优化分析与设计。应用参数化建模,程序的输入可设定为根据指定的函数、变量以及选出的分析标准决定输入形式,允许复杂的数据输入,使用户实际上对任何设计或分析有控制权。扩展了传统有限元分析范围之外的能力,并扩充了更高级运算,包括灵敏度研究、零件库参数化建模、设计修改和设计优化。


                                                                                  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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