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基于ANSYS盘压杆机构的有限元分析

发布于:2016-07-05 18:43
有限元分析

      ANSYSApp是一种大型有限元分析App,不但融结构、热、流体、电磁和声学于一体,而且拥有丰富和完善的单元库、材料库和求解器,能有效求解各类结构的静力、动力、振动、线性和非线性、模态分析、谐波响应分析、瞬态动力分析及断裂力学等问题。它还拥有完善的前后处理和强大的数据接口,是计算机辅助工程(CAE)和工程数值分析和模拟非常有效的App。
      随着机电工业技术特别是航天技术的发展,对空间结构的要求不断提高。展开式结构因其具有重量轻、收拢后所需的空间小等特点而越来越受到设计者的青睐。这种可展开结构通过展开机构从收拢压紧状态展开成为工作状态,展开机构对该结构的工作过程的成败具有决定性的作用。而盘压杆作为一种杆状构架式展开机构以其独特而优良的结构特点和展开性能逐渐发展成极具发展前途的展开机构之一。因此对该机构的力学研究,分析该机构在压缩过程中最大应力以及系统变形能的变化情况,具有非常重要的理论与实际意义。
      盘压杆展开机构由主承力结构、有效载荷支撑板、套筒和展开控制机构4部分组成。大家主要对盘压杆机构的主承力结构部分进行研究,其原理样机如图所示。
      首先利用ANSYS的前处理对盘压杆机构进行实体建模,定义材料特性以及盘压杆机构纵梁和横向支撑框架的截面形状(section),材料特性均为该机构实际采用的玻璃纤维环氧树脂复合材料的材料特性参数。然后根据盘压杆结构的特点,选择ANSYSApp所提供的单元库中的beam189单元进行网格划分,该单元类型基于Timoshenko梁原理,主要用于梁的各种类型分析。
      该有限元模型总共包括276个单元,其中每个单元有3个节点,每个节点上形成1个截面,每个截面都有25个section node。横向支撑框架与3根纵梁之间的铰接通过ANSYSApp前处理提供的自由度耦合功能实现,该模型耦合了纵梁与横向支撑框架之间的沿X、Y、Z方向的3个平移自由度以及沿Z方向的转动自由度。另外为了保证该盘压杆机构在变形过程中横向支撑框架始终保持水平,还要耦合横向支撑框架所有节点沿Z方向的自由度。首先需要选择分析类型,大家采用瞬态分析的完全法来对盘压杆机构进行有限元分析。


                                                                                  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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