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基于Solidworks旋耕刀的有限元分析

发布于:2017-08-07 18:46
有限元分析

      旋耕刀作为旋耕机的重要部件,一直是旋耕机设计者研究的主要内容。旋耕刀是旋耕机的主要部件和易损件,其产品质量对旋耕机的耕地质量、工作可靠性和功率消耗等重要指标影响很大。因此,提高效率、降低功耗是旋耕刀设计的两个主要目标。随着计算机技术的发展,旋耕刀的设计研究手段也发生了变化,数字化设计技术已逐步被引用到旋耕刀的设计制造领域。
      运用SolidWorksApp对旋耕机的旋耕刀的有限元分析有利于改善对于旋耕刀的设计,从而更好地提高旋耕机的效率。本研究利用SolidWorks的插件Simulation进行旋耕刀的有限元分析。对旋耕刀模型进行基本的简化处理后,在正切刃处施加法向均布载荷、载荷以及约束信息。
      在网格划分时,结合局部细化功能并考虑应力集中的影响,在刀尖、刀根部联接等刀具曲线突变处采用手动控制单元尺寸,在应力集中处以及重要的地方使用较密的网格,其他地方尽量使用较稀的网格,在插件Simulation中进行有限元分析得到分析结果。
      随着科学技术的发展,数字化设计技术己逐渐被引用到旋耕刀的设计制造领域,运用三维App进行刀具的实体建模与力学分析是设计研究旋耕机的一个重点。在传统设计的基础上,针对于己知刀具各部分曲线方程以及各部分参数对旋耕刀进行建模。
      旋耕刀作为农业中的常用标准件早己批量生产,现在市场供应的旋耕刀有各种类型。
      有限元分析是指利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟,再利用简单而又相互作用的元素,即单元,就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。有限元模型由单元和节点构成,将复杂的几何模型离散分解成许多简单的小块。而SolidWorks中的Simulation就是专门用于零部件的有限元分析的插件,通过有限元分析可用合理的时间与较少的设计迭代次数跟踪更多的设计。
      旋耕刀作为旋耕机的主要零件,通过旋转和前进运动,直接对未犁耕或己犁耕过的田地进行耕、耙作业,是重要的易损件。旋耕刀的要求是强度高、韧性好,即不但耐磨损,而且当碰着砖头、石块等时一般不致折断和弯曲。由于应力大小与材料本身的性质和几何成型有关,所以在有限元分析之前必须选定材料。我国的旋耕刀的原材料最好,是典型的弹簧钢。旋耕刀的强度主要表现为两个方面,即耐磨性和抗折强度。抗折强度即抗折断和抗弯曲能力,本研究对旋耕刀的有限元分析只考虑静态情况。
      利用SolidWorks中提供的插件Simulation功能,可以很容易地把构件在受载状况下的应力分布分析出来,会生成相应的分析图。此功能操作简单,分析准确,出图清晰。结果分析需要考虑以下因素:①各种假设,如在静态分析中的材料线性假设、小变形假设、静态载荷假设;②简化约定;③前面三步中产生的误差,如建模误差(也称理想化误差)、离散误差(划分网格的误差)、数值误差(求解过程的误差)。在这3种误差当中,只有离散化误差是FEA特有的,故只有这个误差能够在使用FEA时被控制一网格单元越小,离散误差越低,影响数学几何模型的建模误差,是在FEA之前引入的,故只能通过正确的建模技术来控制,数值误差(求解误差)是在计算过程中产生的,难于控制,但它们通常比较小。


                                                                                  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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