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2.1單元的選用與劃分

2.1.1結(jié)構(gòu)有限元建模的單元選擇

機(jī)械結(jié)構(gòu)件大都較復(fù)雜，尤其是床身、立柱等大中型結(jié)構(gòu)件，進(jìn)行有限元分析時(shí)，簡(jiǎn)單地使用某一類單元進(jìn)行離散模擬，難以真實(shí)反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性。針對(duì) 不同結(jié)構(gòu)或同一結(jié)構(gòu)不同區(qū)域的幾何、載荷特征釆用合適的單元模擬可使有限元模型更切實(shí)際，如結(jié)構(gòu)件的壁板用殼單元模擬，加強(qiáng)肋、絲杠等用梁?jiǎn)卧M，軸承座等不規(guī)則實(shí)體可用體單元模擬。為此，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的有限元模型通常是混合單元模型。

機(jī)械結(jié)構(gòu)離散時(shí)常用的體單元有四面體單元solid92、六面體單元sdid45或 _S_〇lid95,而殼單元一般選用低階的shell63即可滿足計(jì)算精度要求。使用四面體單元進(jìn) 行自由網(wǎng)格劃分可通過軟件自動(dòng)完成，效率高，但離散后節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，計(jì)算規(guī)模大、時(shí)間長(zhǎng)。四面體單元應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)，為避免網(wǎng)格劃分失敗，往往需要提髙單元密度或?qū)Y(jié)構(gòu)幾何特征作較大的簡(jiǎn)化。六面體單元計(jì)算精度髙，但應(yīng)用于幾何特征復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件時(shí)，網(wǎng)格劃分繁瑣、難度高，需耗費(fèi)大量的時(shí)間。殼單元形態(tài)容易控制，網(wǎng) 格質(zhì)量相對(duì)較高，應(yīng)用于模擬床身等機(jī)床結(jié)構(gòu)件的壁板可大幅減小有限元模型的節(jié)點(diǎn) 數(shù)量，大大縮小計(jì)算規(guī)模，降低對(duì)計(jì)算機(jī)性能的要求，提髙計(jì)算效率。但殼單元的使用對(duì)結(jié)構(gòu)幾何尺寸有一定的要求，且使用殼單元模擬偏向于厚殼的實(shí)體，計(jì)算精度不如體單元模型。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要結(jié)合分析對(duì)象的特點(diǎn)，靈活選擇其中的若干種建立結(jié)構(gòu)的混合單元模型。

2.1.2殼單元使用要求和劃分方法

應(yīng)用殼單元模擬結(jié)構(gòu)，要求使用殼單元的區(qū)域滿足厚度尺寸遠(yuǎn)小于平面長(zhǎng)度尺寸。但對(duì)于單個(gè)殼單元，則無此限制，在較精細(xì)的網(wǎng)格中，可能包含厚度尺寸大于平面內(nèi)尺寸的殼單元。文獻(xiàn)[17]指出，厚度尺寸表示為f，平面內(nèi)尺寸表示為6,薄板的 "辦值的范圍應(yīng)滿足：

(1/100 ?1/80)以/6S(l/8 ?1/5) (2.1)

在此范圍之外，值大的稱為厚板，小的稱為薄膜。

一般厚度尺寸/小于典型整體結(jié)構(gòu)尺寸的1/10,就可以用殼單元進(jìn)行模擬。其中，典型整體結(jié)構(gòu)尺寸包括^[18]:

1) 支撐點(diǎn)之間的距離；

2) 加強(qiáng)件之間的距離或截面厚度有很大變化部分之間的距離；

3) 曲率半徑；

4) 所關(guān)注的最高階振動(dòng)模態(tài)的波長(zhǎng)。

使用殼單元模擬板殼實(shí)體，可先提取實(shí)體的中面，然后在中面上劃分殼單元，并通過設(shè)置殼單元的實(shí)常數(shù)模擬實(shí)體的厚度。如有需要，可通過指定一個(gè)偏置量使中面偏離中間位置，如圖2.1所示。

本文采摘自“SGM50A臥式加工中心關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)分析與動(dòng)態(tài)優(yōu)化”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！

標(biāo)簽：臥式加工中心加工中心高速加工中心

分類：加工中心

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