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          基本假設和有限元模型-企業新聞-江蘇力威剪折機床有限公司-

          企業新聞

          基本假設和有限元模型
          發布時間:2021-02-10 00:29:34瀏覽次數:
          基本假設和有限元模型
           
          在實際工作中,滑塊及工作臺的受力和約束是極其復雜的,在本文的計算中作了如下假設:
          1. 基于分析計算時間和計算精度的考慮,對于折彎機的接觸分析,沒有將折彎機的機架考慮在內,僅僅將工作臺的固定方式考慮成焊接固定,限制兩個焊接面的全位移。
          2. 對于滑塊和工作臺的接觸,實際工況中有凸凹模存在,由于僅僅分析滑塊和工作臺接觸時的位移和應力問題,而且一旦增加凸凹模型(凸凹模在長度與寬度或厚度的尺寸的比值將近幾十倍,且??诔叽缦鄬τ诨瑝K和工作臺的基本尺寸來說很?。?,有限元網格的數量將急劇增長,不利于計算的實現,從這些方面考慮,將凸凹模省略,僅僅看成是滑塊和工作臺的直接接觸。
          3. 在工作狀況為偏載的情況下,剛性軸與滑塊的左右兩側進行連接,保證滑塊的左右變形一致,而在有限元分析中,沒有將剛性軸考慮進去,僅僅是對與連接區域的部分節點進行自由度耦合,已近似達到剛性軸的作用效果。
          4. 對于滑塊和工作臺的有限元模型進行簡化,一般忽略掉對計算結果影響較小的細節,如小孔(裝夾用)、倒角(工藝處理)等,考慮的因素也是為了使得計算的代價減少。
          對于接觸的模型見圖 5.4,圖中僅僅給出全長受載工況下的有限元模型圖。選取工作臺的工作平面為剛性平面,單元類型為 Targe170,選取滑塊的底面為柔性體的接觸面,單元類型為 Conta174。對于偏載工況和中間受載的有限元模型和全長受載工況的模型一樣,不同之處在于接觸面的長度上有些區別,全長受載的接觸面是整個工作臺和滑塊的工作長度,而偏載和中間受載的接觸面長度僅僅為全長的 60%,并且對于偏載受載的有限元模型,對于剛性軸連接區域進行節點的自由度耦合。

           
           

           
          圖 5.4 折彎機接觸分析的有限元模型
           
          5.3.2 分析結果
           
          對于三種工況的計算結果比較見表 5.1(采用實體單元 Solid92),全長受載的位移變形見圖 5.5,Von mises 應力見圖 5.6;對于中間受載的位移變化見圖 5.7, Von mises 應力見圖 5.8;對于偏載的位移變化見圖 5.9,Von mises 應力見圖 5.10。
          表 5.1 三種工況下折彎機接觸分析結果比較
           
          計算結果類別 最大位移(mm) 最大應力(MPa)
          工作狀態 全長受載 中間受載 偏載 全長受載 中間受載 偏載
          靜態分析結果 滑塊 0.358 0.519 0.42 134 151 147
          工作臺 0.383 0.596 0.465 108 130 161
          接觸分析結果 滑塊 0.172 0.78 0.937 97.7 147 212
          工作臺 0.096 0.412 0.601 96 128 156
          剛度分析:從上述的表及云圖來看,靜態分析的結果和接觸分析的結果雖然有一些差別,但基本上變形值的數量級是一樣的。存在這結果差異的原因在于:在靜態分析中,滑塊的約束方式和加載方式進行了簡化,將加載處變成了約束處,將滑塊的底面變成了載荷面,并且在加載過程中,近似為對面的均布載荷,而實際情況下載荷的分布是很復雜的,通過接觸分析接觸面的節點反作用力來看,反作用力的分布肯定不是均勻分布的,力的分布按余弦曲線的分布, 所以在靜態分析中的結果偏大的誤差是可以理解的,并且其結果也是可以接受的。用靜態分析的約束和載荷的近似作為優化是可以接受的。

           
           

           
          圖 5.5 全長受載的位移云圖 圖 5.6 全長受載的 Von mises 應力云圖

           
           
           
           
          圖 5.7 中間受載的位移云圖 圖 5.8 中間受載的 Von mises 應力云圖

           
           
           
           
          圖 5.9 偏載的位移云圖 圖 5.10 偏載的 Von mises 應力云圖
           
          應力分析:在第三章的滑塊應力分析,曾經提到滑塊的應力分析應采用通過對活塞作用處進行加載,對工作面進行固定來進行分析,分析得出的最大應力值為 151Mpa。通過接觸分析,可以看到前面的應力分析假設是正確的,接觸分析的結果在液壓缸的加載處最大應力值 147Mpa 左右,其值與前面的結果相符合。在承受偏載以及中間載荷時,最大應力值的位置發生了變化,兩種工況的

           
           
          最大應力位置都在接觸面上,應力值存在這一些超差,不過超差的幅度很小, 并且區域很小,在此可以忽略不用考慮。對于工作臺的應力分析結果表明,工作臺最大應力值在許用應力值的范圍之內,因此工作臺的強度符合強度條件, 該結論和第三章的靜態分析結論一致。
          小結:通過上述分析,得出接觸分析的結果要比靜態分析的結果更精確, 更能反映折彎機工作時的狀況特性。但是考慮到靜態結果的分析時間要遠遠少于接觸分析的時間,而且其結果已經能很清楚的反映折彎機的工作性能特點(變形的趨勢和最大應力位置),僅僅是值稍許偏大。
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