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SolidWorks有限元分析在包装机械设计中的应用

发布于:2016-03-20 14:48
有限元分析

      瓦楞纸箱在产品包装工业中使用比例较大,因此美、欧、日等发达国家高度重视对先进瓦楞生产设备的研发。近十几来,随着改革开放的深入及国内市场需求的推动,国产瓦楞包装机械开始进入高速发展时期。但国内自动生产线的发展,多集中于前道加工设备,对印刷、压痕、开槽及粘箱等后加工设备的研发严重滞后与脱节。 而德、日等发达国家从上世纪90年代末即已研制成功高科技集成的后道加工联动线。 总体来说,目前国内瓦楞包装机械行业发展面临着不协调、相对产能过剩、技术含量偏低、具有自主产权偏少、环保差、可持续发展水平低。针对以上突出问题,展开《水性高速瓦楞纸箱加工联动线技术改造》研究,目标是将瓦楞纸箱生产中的印刷、压痕、开槽及粘箱等后道加工程序,集成为自动加工联动线。本研究是为解决联动线之粘箱部的主要承载件有限元分析的子课题 。
      SolidWorksApp是美国SolidWorks企业于1995年推出的,是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统。由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的Parasolid内核以及良好的与第三方App的集成技术,SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的CADApp之一。具有友好的用户界面、基于参数化的特征建模功能、虚拟装配和工程图、有限元分析、动态仿真及协同工作等特性。
      COSMOS是SRAC(Structural Research & Analysis Corporation)企业推出的一套有限元分析App 。 1998年,SRAC企业开发出了为SolidWorks服务的嵌入式有限元分析AppCOSMOSWorks。COSMOSWorks 使用了当今最快的有限元分析算法-快速有限元算法(FFE),它完全集成在Windows环境中,并与 SolidWorksApp无缝集成。快速有限元算法,有效地提升了解题速度,并降低了磁盘储存空间,极大地节约了计算资源。COSMOSWorks的基本模块,可以对零件或装配体进行静力学分析、动力学分析、失稳分析和热应力分析等。
      联动线粘箱部的装配结构简图,从图中分析可知,其主要承载件为左右横移梁、前墙板及后墙板,而这些承载件的受力主要是由自重所提供的正压力。为此,应用SolidWorks建立了装配结构及主要承载件的分析模型,为模型各部件指定实际材质,应用App的质量特性分析功能,计算它们所承受的正压力,即为主要承载件的有限元受力分析作好准备工作。
      打开所建的前墙板模型,在工具中启动COSMOSWorks插件,应用该插件所提供功能为其指定材质、添加约束条件并添加载荷,插件会根据约束与载荷类型自动划分网格并进行有限元分析。
      图是前墙板有限元分析结果,其中图所示为内应力分析结果,图所示为其位移分析结果。分析结果表明,其最低安全系数为188.938,安全余量较大,从应力分布图中看,最大屈服应力为1.168×106 N/m2,远远小于许用屈服应力,最大位移量较小,刚度满足设计要求。


                                                                                  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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