基于SolidWorks Simulation 重型折弯机机架部分失效分析案例

   SolidWorks Simulation是一款非常优秀的分析软件,直接集成于SolidWorks中,使用方便简单、快捷,摆脱了旧有有限元软件的是新一代CAD/CAE一体化的主流软件之一。

 重型折弯机架分析需求:

 机架横梁孔 受到9000000N力(3个孔直径为400mm的受力区域),分析左右侧柱结合部分的受力情况。螺栓预紧力为默认为1267N/M

1.1 模型处理

     在进行分析之前,需要首先对模型进行处理,比如焊接件或者装配件,如果已经是连接成一体的,尽量处理成一个零件(利用SolidWorks的连接命令可以将多个零件处理成一个零件),并将零部件中的细节特征压缩或删除,这样有利于减少网格数目,提高计算效率;如果模型基本对称可以处理成模型的一半或者1/4,进一步减少网格数目,设置时以对称代替。如下图所示,机架由3个部件构成,处理成3个零件后,进一步将模型简化成1/4(部件上的一个倒角,非关键部位孔等隐藏)

               

    

 

1.2 建立算例

     在SolidWorks中,打开Simulation的插件并建立静力分析算例,最好以英文命名:

1.3 算例设置

在算例中以此设置:

A零件的材质

B螺栓及接触关系(设定全局无穿透,虚拟螺栓扭矩为1267N/M)

C固定及对称关系(理想化底部固定,设定对称关系)

D外部力(总共900T,设置时注意分割受力区域和力的大小)

E网格划分(因为模型只有1/4,可以网格为良好,提高计算质量)

详细设置过程就不一一详述,注意接触关系和网格的设置。

 

 

1.4 运行

  设置完成点运行,对案例进行分析计算:

1.5 结果查看和评估

   应力:最大应力为280MPa,超过屈服,存在失效区域;最大值在中间台阶结合处;

安全系数:查看安全系数小于1、2、3区域的是小区域分布情况:

安全系数为1:时,结合处有应力集中的失效存在;

安全系数为2时:结合处以及顶部螺栓处等存在失效风险

安全系数为3时,失效区域进一步增大,多处存在失效风险;

顶部螺栓孔受力(预紧力在1267N/M时):(螺栓依次从底往上8个)

 

  此设备,在正常使用时,没有问题,但是客户私自使用设备进行超负载的制造,造成开裂,开裂区域与安全系数为3的螺栓链接区域失效基本一致,经过分析,可以证明,从设计上,此设备结构在超过一定负载时,容易开裂,这个是结构本身决定的,所以后续设计时采用了其他的结构,不再使用此结构!!

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