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、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

作者: 王良才黃陽來源: e-works
關鍵字: 三維CAD SolidWords 工程分析

機械零件的工程分析是產品設計的一個重要組成部分,隨著計算機輔助技術的發展,運用計算機對機械零件進行相關的工程問題分析已成為一個重要的發展方向。SolidWorks 作為三維CAD軟件的代表,也提供了相應的CAE功能,本文就該問題進行專門的探討。

0 引言

產品及其零部件的工程分析是產品設計過程中必不可少始重要環節,它通常包括設計對象的應力、應變、位移、安全性以及熱應力分析等。原來的工程分析有的是設計者憑自己的設計經驗,采用類比的方法省去了的分析計算過程;而有的則不得不根據相應的計算公式進行手工計算。前者的后果要么是產品的安全性過蕩而造成浪費,要么就是安全性不夠。而后者則是計算過程過于煩瑣。隨著計算機輔助工程分析(Computer AidedEneering ,簡稱CAE) 技術的發展,這些工作可以通過計算機輔助進行,方便快捷、結果準確。

1. COSMOSworks簡介

SolidWorks 作為目前第一主流的三維機械CAD 軟件之一,其工程分析是通過COSMOSXpress 或COSMOSworks進行的.二者都是內嵌子SolidWorks 中的工程分析工具。COSMOSXpress 適合于單個零件的工程分析,而COSMOSworks 則適合于零部件或產品的工程分析,其功能更為強大,本文是利用COSMOSworks 來進行鍋飯焊接件的工程分析。

2.設計對象約束條件的建立

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,兩端分別通過四個螺拴與機架迸行固定。工作時上表面盛滿混凝土料,混凝土料由兩進料口流入其它型腔。

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

基于COSMOSworks的鋼板焊接件的工程分析solidworks simulation應用技術圖片圖片1
3 工程分析結果

COSMOSworks 在SolidWorks 中有專門的屬性管理器、菜單以及快捷工具欄,但是需要說明的是: COSMOSworks需要另外安裝,并通過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,用戶可以根據自己的喜好進行選用。

首先要建立研究類型,其次要設定零部件的材質,然后根據實際情況設定零部件的約束及受力狀況,當約束及載荷關系設定完畢后,即可進行分析。圖3 分別為革芯壓板的應力、位移、應變以及安全性評估的分析結果。圖形左上角為分析對象的名稱及圖解類型,中間為用不同顏色標識的分析結果,右側為不同區域的分析數值。

基于COSMOSworks的鋼板焊接件的工程分析solidworks simulation應用技術圖片圖片2
最后的分析結論可以生成網頁格式的分析報告。

4 機械零件的物理質量特性分析

零件設計中有時需要知道零件的某些物理質量將性,比如:密度、質量、體積、表面積、重心坐標、慣性矩、慣性張量等等數據,這些數據可以在零件三維設計之后,由SolidWorks 系統自動計算生成,方法是在SolidWorks 中打開需要測試的目標零件,單擊[工具]菜單中的[質量特性]項.會在隨后出現的[質量特性]窗口中顯示各種所需參數,下面是上述焊接件的質量特性數據[1]:
        草芯壓板(Assembly Configuration -默認)的質量特性
        輸出坐標系:一默認一
        密度=0.008g/mm3       質量=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,并且對齊輸出的坐標系:
        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 結論

工程分析是產品設計的一個重要組成部分,可以為零部件的設計提供參考依據,也可以用來對設計結果的可行性、安全性進行必要的驗證。通過一些CAD 軟件提供的工程分析功能進行零部件的輔助分析,可以大大減少設汁人員的工作量,提高設計效率,但需要說明的是,目前CAE 技術尚且不夠完善,因此在分析模型的建立上需要精細,否則計算機輔助分析的結果只能僅供參考。

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