COSMOSworks的钢板焊接件分析

2013-05-26  by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM  来源:仿真在线

机械零件的工程分析是产品设计的一个重要组成部分,随着计算机辅助技术的发展,运用计算机对机械零件进行相关的工程问题分析已成为一个重要的发展方向。SolidWorks 作为三维CAD软件的代表,也提供了相应的CAE功能,本文就该问题进行专门的探讨。

王良才 黄阳 来源:万方数据
关键字:三维CAD SolidWords 工程分析

0 引言

产品及其零部件的工程分析是产品设计过程中必不可少始重要环节,它通常包括设计对象的应力、应变、位移、安全性以及热应力分析等。原来的工程分析有的是设计者凭自己的设计经验,采用类比的方法省去了的分析计算过程;而有的则不得不根据相应的计算公式进行手工计算。前者的后果要么是产品的安全性过荡而造成浪费,要么就是安全性不够。而后者则是计算过程过于烦琐。随着计算机辅助工程分析(Computer AidedEneering ,简称CAE) 技术的发展,这些工作可以通过计算机辅助进行,方便快捷、结果准确。

    1 COSMOSworks简介

SolidWorks 作为目前第一主流的三维机械CAD 软件之一,其工程分析是通过COSMOSXpress 或COSMOSworks进行的.二者都是内嵌子SolidWorks 中的工程分析工具。COSMOSXpress 适合于单个零件的工程分析,而COSMOSworks 则适合于零部件或产品的工程分析,其功能更为强大,本文是利用COSMOSworks 来进行锅饭焊接件的工程分析。

    2 设计对象约束条件的建立
        
图1 所示为一由八块普通锅饭焊接而成的名为"革芯压板"的焊接件,两端分别通过四个螺拴与机架迸行固定。工作时上表面盛满混凝土料,混凝土料由两进料口流入其它型腔。
        
由实际工作情况可知,该焊接件所受约束为八个螺拴孔不能平移,直接受力商是上平面与进料口的斜面,为此可在COSMOSworks 环境下建立如图2 所示的约束及压力关系模型。

    3 工程分析结果
        
COSMOSworks 在SolidWorks 中有专门的属性管理器、菜单以及快捷工具栏,但是需要说明的是: COSMOSworks需要另外安装,并通过插件选择后方能使用。属性管理器、菜单以及快捷工具栏的功能是一样的,用户可以根据自己的喜好进行选用。

首先要建立研究类型,其次要设定零部件的材质,然后根据实际情况设定零部件的约束及受力状况,当约束及载荷关系设定完毕后,即可进行分析。图3 分别为革芯压板的应力、位移、应变以及安全性评估的分析结果。图形左上角为分析对象的名称及图解类型,中间为用不同颜色标识的分析结果,右侧为不同区域的分析数值。

最后的分析结论可以生成网页格式的分析报告。

    4 机械零件的物理质量特性分析
        
零件设计中有时需要知道零件的某些物理质量将性,比如:密度、质量、体积、表面积、重心坐标、惯性矩、惯性张量等等数据,这些数据可以在零件三维设计之后,由SolidWorks 系统自动计算生成,方法是在SolidWorks 中打开需要测试的目标零件,单击[工具]菜单中的[质量特性]项.会在随后出现的[质量特性]窗口中显示各种所需参数,下面是上述焊接件的质量特性数据[1]:
        草芯压板(Assembly Configuration -默认)的质量特性
        输出坐标系:一默认一
        密度=0.008g/mm³       质量=7550.823g
        体积= 968054.260m³
        表面积= 510761.216 mm²
        重心: (mm) X = 0.000  Y = -0.069Z = 0.000
        惯性主轴和惯性力矩:(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
        惯性张量: (g* mm²)由重心决定,并且对齐输出的坐标系:
        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
        惯性张量: (g* mm²) 由输出座标系决定:
        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 结论
        
工程分析是产品设计的一个重要组成部分,可以为零部件的设计提供参考依据,也可以用来对设计结果的可行性、安全性进行必要的验证。通过一些CAD 软件提供的工程分析功能进行零部件的辅助分析,可以大大减少设汁人员的工作量,提高设计效率,但需要说明的是,目前CAE 技术尚且不够完善,因此在分析模型的建立上需要精细,否则计算机辅助分析的结果只能仅供参考。

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