基于COSMOSworks的鋼板焊接件的工程分析

2013-05-08 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線

作者: 王良才黃陽(yáng) 來(lái)源: e-works
關(guān)鍵字: 三維CAD SolidWords 工程分析

機(jī)械零件的工程分析是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分,隨著計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的發(fā)展,運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行相關(guān)的工程問(wèn)題分析已成為一個(gè)重要的發(fā)展方向。SolidWorks 作為三維CAD軟件的代表,也提供了相應(yīng)的CAE功能,本文就該問(wèn)題進(jìn)行專門(mén)的探討。

0 引言

產(chǎn)品及其零部件的工程分析是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中必不可少始重要環(huán)節(jié),它通常包括設(shè)計(jì)對(duì)象的應(yīng)力、應(yīng)變、位移、安全性以及熱應(yīng)力分析等。原來(lái)的工程分析有的是設(shè)計(jì)者憑自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),采用類比的方法省去了的分析計(jì)算過(guò)程;而有的則不得不根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算公式進(jìn)行手工計(jì)算。前者的后果要么是產(chǎn)品的安全性過(guò)蕩而造成浪費(fèi),要么就是安全性不夠。而后者則是計(jì)算過(guò)程過(guò)于煩瑣。隨著計(jì)算機(jī)輔助工程分析(Computer AidedEneering ,簡(jiǎn)稱CAE) 技術(shù)的發(fā)展,這些工作可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行,方便快捷、結(jié)果準(zhǔn)確。

1. COSMOSworks簡(jiǎn)介

SolidWorks 作為目前第一主流的三維機(jī)械CAD 軟件之一,其工程分析是通過(guò)COSMOSXpress 或COSMOSworks進(jìn)行的.二者都是內(nèi)嵌子SolidWorks 中的工程分析工具。COSMOSXpress 適合于單個(gè)零件的工程分析,而COSMOSworks 則適合于零部件或產(chǎn)品的工程分析,其功能更為強(qiáng)大,本文是利用COSMOSworks 來(lái)進(jìn)行鍋飯焊接件的工程分析。

2.設(shè)計(jì)對(duì)象約束條件的建立

圖1 所示為一由八塊普通鍋飯焊接而成的名為"革芯壓板"的焊接件,兩端分別通過(guò)四個(gè)螺拴與機(jī)架迸行固定。工作時(shí)上表面盛滿混凝土料,混凝土料由兩進(jìn)料口流入其它型腔。

由實(shí)際工作情況可知,該焊接件所受約束為八個(gè)螺拴孔不能平移,直接受力商是上平面與進(jìn)料口的斜面,為此可在COSMOSworks 環(huán)境下建立如圖2 所示的約束及壓力關(guān)系模型。

基于COSMOSworks的鋼板焊接件的工程分析solidworks simulation應(yīng)用技術(shù)圖片圖片1
3 工程分析結(jié)果

COSMOSworks 在SolidWorks 中有專門(mén)的屬性管理器、菜單以及快捷工具欄,但是需要說(shuō)明的是: COSMOSworks需要另外安裝,并通過(guò)插件選擇后方能使用。屬性管理器、菜單以及快捷工具欄的功能是一樣的,用戶可以根據(jù)自己的喜好進(jìn)行選用。

首先要建立研究類型,其次要設(shè)定零部件的材質(zhì),然后根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定零部件的約束及受力狀況,當(dāng)約束及載荷關(guān)系設(shè)定完畢后,即可進(jìn)行分析。圖3 分別為革芯壓板的應(yīng)力、位移、應(yīng)變以及安全性評(píng)估的分析結(jié)果。圖形左上角為分析對(duì)象的名稱及圖解類型,中間為用不同顏色標(biāo)識(shí)的分析結(jié)果,右側(cè)為不同區(qū)域的分析數(shù)值。

基于COSMOSworks的鋼板焊接件的工程分析solidworks simulation應(yīng)用技術(shù)圖片圖片2
最后的分析結(jié)論可以生成網(wǎng)頁(yè)格式的分析報(bào)告。

4 機(jī)械零件的物理質(zhì)量特性分析

零件設(shè)計(jì)中有時(shí)需要知道零件的某些物理質(zhì)量將性,比如:密度、質(zhì)量、體積、表面積、重心坐標(biāo)、慣性矩、慣性張量等等數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)可以在零件三維設(shè)計(jì)之后,由SolidWorks 系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算生成,方法是在SolidWorks 中打開(kāi)需要測(cè)試的目標(biāo)零件,單擊[工具]菜單中的[質(zhì)量特性]項(xiàng).會(huì)在隨后出現(xiàn)的[質(zhì)量特性]窗口中顯示各種所需參數(shù),下面是上述焊接件的質(zhì)量特性數(shù)據(jù)[1]:
        草芯壓板(Assembly Configuration -默認(rèn))的質(zhì)量特性
        輸出坐標(biāo)系:一默認(rèn)一
        密度=0.008g/mm3       質(zhì)量=7550.823g
        體積= 968054.260m3
        表面積= 510761.216 mm2
        重心: (mm) X = 0.000 Y = -0.069Z = 0.000
        慣性主軸和慣性力矩:(g* mm2)
        Ix = (1.000,0.000,0.000) Px = 30377557.001
        Iy = (0.000,0.000,-1.000) py = 179997015.150
        lz = (0.000,1.000,0.000) pz = 192115066.067
        慣性張量: (g* mm2)由重心決定,并且對(duì)齊輸出的坐標(biāo)系:
        lxx = 30377557.001 LXY = 0.000       Lxz = 0.000
        Lyx = 0.000     Lyy = 1921155066.067 Lyz = 0.000
        Lzx = 0.000     Lzy = 0.000       Lzz = 179997015.150
        慣性張量: (g* mm2) 由輸出座標(biāo)系決定:
        Ixx = 30377593.267 Ixy = 0.000 Ixz = 0.000
        Iyx = 0.000   Iyy = 1921155066.067   Iyz = 0.000
        Izx = 0.000   Izx = 0.000   lzz = 179997051.416

5 結(jié)論

工程分析是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分,可以為零部件的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù),也可以用來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的可行性、安全性進(jìn)行必要的驗(yàn)證。通過(guò)一些CAD 軟件提供的工程分析功能進(jìn)行零部件的輔助分析,可以大大減少設(shè)汁人員的工作量,提高設(shè)計(jì)效率,但需要說(shuō)明的是,目前CAE 技術(shù)尚且不夠完善,因此在分析模型的建立上需要精細(xì),否則計(jì)算機(jī)輔助分析的結(jié)果只能僅供參考。

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