【模具工程】Dynaform其實(shí)就在生活中——無(wú)處不在的CAE分析

2016-10-04 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

Dynaform其實(shí)就在生活中——無(wú)處不在的CAE分析

第一部分是作為進(jìn)入有限元法內(nèi)容前的準(zhǔn)備,講述了在設(shè)計(jì)時(shí)CAE所處的地位,考慮的方法,在設(shè)計(jì)時(shí)怎樣來(lái)利用CAE,以及講述了它的歷史背景和有關(guān)的預(yù)備知識(shí)。對(duì)于立即想進(jìn)入有限元法的讀者可以跳過(guò)這一章,但是建議你不妨以后回過(guò)頭來(lái)再把這一章讀一讀。被認(rèn)為像黑匣子(BLACK BOX)一樣的有限元法,讓我們現(xiàn)在一點(diǎn)點(diǎn)地走近它吧。

利用CAE所進(jìn)行分析的范圍是很廣泛的。這里我們從中選取使用頻率比較高的結(jié)構(gòu)分析作為例子。所取的范圍是應(yīng)力分析,屈曲分析和固有震動(dòng)分析。本教材第二部分將會(huì)詳細(xì)地說(shuō)明它的模型化過(guò)程以及評(píng)價(jià)過(guò)程。并且我們將用身邊的例子反復(fù)地來(lái)說(shuō)明怎樣的現(xiàn)象可用CAE來(lái)求解,怎樣的場(chǎng)合可用CAE來(lái)分析。同時(shí)對(duì)有關(guān)的專用術(shù)語(yǔ)的概念也進(jìn)行了說(shuō)明。

●應(yīng)力是什么?

對(duì)一個(gè)產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)施加載荷的話,結(jié)構(gòu)在變形的同時(shí)其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。

對(duì)橡皮繩,吊魚竿或者弓等等,施加一個(gè)力,就能非常清楚地看到它的變形,而一般的產(chǎn)品和結(jié)構(gòu),大多數(shù)是用鐵和鋁等等硬性材料制成的,變形非常小,用肉眼來(lái)確認(rèn)它的變形就很困難了。

應(yīng)力是結(jié)構(gòu)對(duì)載荷抵抗所產(chǎn)生的力。用單位面積的力來(lái)表示。此應(yīng)力是判斷產(chǎn)品與結(jié)構(gòu)破壞(損壞)與否的重要指標(biāo)。應(yīng)力=載荷/剖面面積,載荷除以剖面面積得到應(yīng)力。

應(yīng)力小的時(shí)候在材料內(nèi)部生成的抵抗力也小,不足以破壞材料。

應(yīng)力=載荷/剖面面積。載荷變大,應(yīng)力變大,破壞了。面積變小,應(yīng)力變大,破壞了。

施加的載荷一起作用,產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)內(nèi)部就產(chǎn)生了抵抗力,也即產(chǎn)生了應(yīng)力。

一般結(jié)構(gòu)的形狀非常復(fù)雜,根據(jù)施加載荷的種類,應(yīng)力也不一樣。有大應(yīng)力,小應(yīng)力,有壓應(yīng)力,拉應(yīng)力等等各種應(yīng)力。

因?yàn)閼?yīng)力一大,就要損壞物體,所以設(shè)計(jì)時(shí)不能使應(yīng)力大于某個(gè)值。為此,在事前,有必要知道應(yīng)力的數(shù)值。

●這些地方可用到應(yīng)力分析!

裝調(diào)味品的塑料袋和水果袋都留有切口,從缺口處就很容易撕開(kāi)袋子。

有切口的袋子比沒(méi)有切口的袋子要遠(yuǎn)遠(yuǎn)地容易撕開(kāi),這是在日常生活中常有的經(jīng)驗(yàn)。

這是因?yàn)?在切口的部分應(yīng)力集中,即使用同樣的力,因?yàn)樵谇锌诓糠謶?yīng)力大了,所以就容易撕開(kāi)。前一個(gè)例子說(shuō)明,為了避免破損物體而利用了作為破壞指標(biāo)的應(yīng)力,這個(gè)例子反過(guò)來(lái)很好地利用了應(yīng)力來(lái)破壞物體。

總之,象這樣求應(yīng)力集中的程度或求應(yīng)力的值,這就是應(yīng)力分析。

●變形不能忽視!

應(yīng)力分析在求應(yīng)力的同時(shí)也能夠求產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)的變形。應(yīng)力的大小對(duì)判斷產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)是否損壞很重要,而即使產(chǎn)品沒(méi)有破壞,但因?yàn)檫^(guò)大的變形,而破壞了產(chǎn)品的功能和性能。在這個(gè)問(wèn)題中寧可利用變形的結(jié)果而不用應(yīng)力進(jìn)行設(shè)計(jì)尤為重要。

例如:因?yàn)楫a(chǎn)品的重量而引起地面變形,使地面起不到支撐功能。對(duì)于結(jié)構(gòu)有時(shí)候它的變形量要防止超過(guò)結(jié)構(gòu)跨距的千分之一長(zhǎng),電動(dòng)機(jī)的軸過(guò)大的變形就要與外殼接觸了。機(jī)械零件在設(shè)計(jì)時(shí)要避開(kāi)因變形而和其他零件接觸和干涉。

塑料制品由于金屬模具的變形產(chǎn)生了毛刺,而造成了次品。此時(shí)由于成型時(shí)噴出的壓力,引起金屬本身變形,因此就在陰模和陽(yáng)模接觸部分發(fā)生了間隙的原因。

●在此時(shí)要用應(yīng)力分析!

到底在什么情況下要用CAE來(lái)求應(yīng)力(或者變形和應(yīng)變)呢?在簡(jiǎn)單的形狀下即使不用CAE由公式或近似公式也能求出應(yīng)力和變形。但是在產(chǎn)品形狀復(fù)雜的時(shí)候用CAE就相當(dāng)?shù)姆奖懔?。讓我們先?lái)考慮一下,應(yīng)力和結(jié)構(gòu)形狀及載荷的關(guān)系。

備注:首先,考慮有關(guān)[復(fù)雜的和簡(jiǎn)單的]兩種情況

◇結(jié)構(gòu)和載荷都是簡(jiǎn)單的情況

◇結(jié)構(gòu)形狀稍稍復(fù)雜的情況