弯管机箱体结构有限元分析毕业论文

 2021-04-07 11:04

摘 要

弯管机大致可以分为数控弯管机,液压弯管机等等。主要用于电力施工,公铁路建设,锅炉、桥梁、船舶、家俱,装潢等方面的管道铺设及修造。由于取工作过程需要承受很大的工作载荷,而弯管机箱体则为弯管机的支撑件,其力学性能直接影响弯管机的工作性能,需要对此结构进行分析与模拟。

而传统的设计方法因造成产品开发周期长、成本高而逐渐被现代设计方法所替代。以有限元为主要内容的CAE技术被广泛的应用于机械工程产品的设计开发中。

本文通过对有限元理论,以及有限元软件ANSYS的学习,利用UG对右弯管机座进行建模。然后利用ANSYS软件对模型进行力学分析与模拟。在加载的情况下,对模型进行静态分析和模态分析,获得该模型的强度、刚度以及振型与频率。

通过对方案的分析,为保证机箱体的工作性能,对其进行进一步优化,根据计算结果本文为设计者给出了相关建议。

关键词:有限元,建模,静态分析,模态分析,ANSYS

Bending the Chassis Structure Finite Element Analysis

Abstract

Bender can be divided into CNC bending machine, hydraulic pipe bender, and so on. Mainly used in power and construction, public railway construction, boilers, bridges, ships, furniture, decoration and other aspects of the pipeline and build. Because of the work process to take a lot of work needs to withstand the load, and bend the chassis body was bender buttress performance directly affects the mechanical properties of bending machine, this structure requires analysis and simulation.

The traditional design methods for causing long product development cycles, high costs and gradually replaced by modern design. Finite element as the main content of the CAE technology has been widely used in mechanical engineering design and development of the product.

Based on the finite element theory, and finite element software ANSYS learning, the use of right elbow UG stand modeling. Then the model by ANSYS mechanical analysis and simulation. In the case of loading, the model static analysis and modal analysis to obtain strength, stiffness and modal frequency of the model.

Through analysis of the program, in order to ensure performance of the chassis body, its further optimization, according to the results of this article we give suggestions for the designer.

Key words: Finite Element Modeling, Static Analysis, Modal Analysis, ANSYS

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

1 前言 1

1.1 课题的背景及意义 1

1.2 国内外的研究现状 1

1.3 有限元分析软件ANSYS简介 3

1.4 ANSYS软件的组成和特点 5

1.5 本课题研究的意义 7

1.6 本课题将要进行的工作 7

2 机座的静态分析 8

2.1 箱体的结构组成部分 8

2.2 箱体有限元模型的建立 9

2.2.1 有限元模型建立的方法 9

2.2.2 箱体几何实体模型的建立 10

2.2.3 单元属性的确定 11

2.2.4 网格的划分 12

2.2.5 约束条件和载荷 13

2.3 机座计算结果分析 13

2.3.1 对机座的强度和刚度要求 13

2.3.2 计算结果及其分析 14

3 机座的模态分析 16

3.1 模态分析基础 16

3.1.1 连续系统的模拟分析 17

3.1.2 模态求解的近似方法 19

3.2 模态分析在ANSYS中的实现 20

3.2.1 模态分析的基础步骤 20

3.2.2 模态提取的常用方法 20

3.2.3 模态提取的其他方法 21

3.3 机座的模态分析 22

3.3.1 机座模态分析的方法和目的 22

3.3.2 机座模型模态分析的结果及其分析 23

4 总结和展望 32

4.1 总结 32

4.2 展望 32

参考文献 34

1 前言

1.1 课题的背景及意义

随着机器行业成长的不断更新,和业内角逐的日趋激烈,产物的研发周期愈来愈短,对产品的质地要求也愈来愈高,普通的设计方式依赖经验设计和样本试制,通过试误法(Try and Error)进行新产品的开发,产品开发的周期长、成本高,随着企业的发展,这一点已经严重制约了企业产品技术水平的提高,于是引入以有限元分析为主要实质的CAE(Computer Aided Engineering)技能,对缩小产物研发周期、削减样本试验制造次数、下降产品总总量和建造成本,升高企业效益具备极大的意义。

1.2 国内外的研究现状

在现今太多太多的工程实际分析问题,就好像是固体力学中位移场和应力场剖析、波动特征分析、传热学中的温度场分析、流动力学中的流场分析等均可归结为在给定边界条件下求解其节制方程(常微分方程或者偏微分方程)的题目。但能用剖析方式求出切确解得仅是方程性质比较简单,且几何界限比较规矩的少量问题。关于大多数的工程技术问题,因为物体的几何外形比较复杂或题目的某些特性不是线性的,则很少有解析解。这种题目的办理凡是有两种路线:一是引入简化假定,将方程和边界条件简化为可以办理的问题,从而获得它在简化形态的解。这种方法只在有限的情况下是可行的,由于过量的简化将也许会致使不准确的甚至不对的解。因此人们在普遍吸取当代数学、力学理论的基础上,借助于现代科学技术的产品----计算机来获得符合工程请求的数值解,这就是数值模仿技术,数值模仿技术是当代工程学形成和发扬的首要推动力之一。当前在工程技术领域内常用的数值模仿法子有:有限元法、界限元法、离散单元法和有限差分法,但就其实用性和操作的广泛性而言,要紧的仍是有限单元法。

着眼于应用数学方面,有限元法奠基框架理论的问世,大致能够追溯到Courant在1943年的研究上。他最初实验应用在一系列三角形区域上界说的分片连续函数和最小能道理相结合,用来求解St.venant扭转问题。此后,很多应用数学家、物理学家和工程师都从各种角度对有限元法的离散理论、离散方式及应用实施研究。有限元法的现实利用是跟着电子计算机的呈现而起头的。开始是Turner,Clough等人于1956年将刚架剖析中的位移法推广到弹性力学平面的题目,并用于飞机构造的分析。他们最初给出了利用三角形单位法求解平面应力题目的准确回答。弹性理论的方程经过直接刚度法确定了三角形单位的刚性矩阵和构造的求解方程。他们的研究工作开启了使用电子计算机求解繁杂弹性力学题目的新篇章。人们更深刻地认识到有限元法的特色和功用是在1960年,Clough进一步求解了平面弹性题目,并第一次指出了"有限元法”称号。将近四十多年来,伴随着电子计算机科学和技巧的迅速成长,有限元法成为工程分析的有用方法,在理论、要领的钻研、计算机流程的建设和应用领域的开辟诸方面均获得了根本性的成长。它不但顺利地运用于固体静力学,近年来也应用于办理动力学题目。在瞬态动力学数值计算机里,每每选用集中质量法替换同等质量矩阵,把求解经过化为显式估计,如此可避开复繁杂的矩阵运算,从而很大程度上缩减计算工作量。国际的比较计算提出,集中质量法和同等质量法在振动题目计算上的结果是非常靠近的。有限元方法仍然成为当代工程技术人员的首要用具之一,几近能够用来求解所有的连续介质和场题目。

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