(馬老師)產品結構分析

1、 結構分析設計、研發(fā)中的技術應用 北方重工設計研究院一產品結構設計、研發(fā)中的強度、剛度問題 清楚產品結構的受力情況，結構應力分布和結構的變形在產品設計和研發(fā)中有著重要意義。 選擇桿件確定板厚公司產品特點：產品結構大重載、受力復雜定制生產，非標性強結構強度和剛度分析是產品核心設計技術（安全性和成本）結構分析中的一些問題 材料力學解決單個桿件問題結構力學手算工作量大，易錯彈性力學沒有幾個實際的解析解 受拉伸（壓縮）板h=t= p / htppppd= p / (h-d)tpppp 變載面梁的撓度 =PL33EJ等載面懸臂梁點撓度變載面梁的撓度非常困難得到理論解 結構超靜定問題靜定三次超靜定六次超靜

2、定 簡化嚴重失真或解析法無法計算，二、有限元法簡介什么是有限元法 CAE (Computer Aided Engineering) 是用計算機輔助求解復雜工程和產品結構強度、剛度、屈曲穩(wěn)定 性、動力響應、熱傳導等力學性能的分析計算以及結構性能的優(yōu)化設計等問題的一種近似數(shù)值模擬技術。 有限單元法是工程領域最常用的一種數(shù)值模擬方法（數(shù)值分析方法）。 有限元法起源于20世紀50年代航空工程飛機結構矩陣分析,現(xiàn)在廣泛應用在機械、航空、汽車、土木、醫(yī)療、船舶等各領域。 （3）分析每一個單元，形成單元剛度矩陣 K （4）由各單元剛度矩陣組集成總體剛度矩陣K，形成 總體剛度方程。 K=F （5）解剛度方程，

3、求出節(jié)點位移和單元應力。 有限元法分析問題基本步驟： （1）結構的離散化（2）假設單元的位移模式 第i個單元i2 有限元軟件 NASTRAN 主要用于航空、汽車領域，功能強大，界面好，與其它軟件兼容好，前后處理功能強（PATRAN)，較繁瑣。 ANSYS 在鐵道、建筑、壓力容器應用較多，功能強大，多物理場耦合是強項，用戶多，資料多，APDL是一個特色，建模界面差 ABQUS 功能強大，非線性功能強，是解決復雜的接觸問題有力工具。 ADINA 古老的有限元分析軟件，只有計算，沒有前后處理功能，重要的是原代碼公開。 COSMOS，ALGOR，MARC等。 還有德國的ASKA、英國的PAFEC、法國

4、的SYSTUS等 ANSYS應用介紹堆取料機懸臂梁P1P2P3L1L2L3H3H1h2L4L5qL6L1=18.6m L2=25m L3=29.5m L4=0.5m L%=20m L6=2.5m L7=1.4mL7H1=1.4m H2=1.8m H3=0.6m P1=150KN P2=35KN P3=15KN q=1.2KN/m 翻車機房一榀廠房框架結構三、應用有限元程序的幾個問題正確使用有限元分析程序，至今仍然分析工程師和產品設計工程師要認真對待的問題。要有力學分析基礎，了解有限元的基本理論。能對工程問題的力學本質進行準確地抽象或概括， 建產正確的力學模型。建立有限元模型，不需要幾何上的極度

5、逼真而是要 反映物理模型真實性。 了解所用單元的特性，了解網格對分析結果的影響 對邊界條件和載荷處理符合工程實際。要特別注意分析計算結果，對結果的好壞有正確的 判斷。因此，要清楚典型問題的理論解，以利 于對結果的分析。例懸臂梁L=1000mm,H=100mm,B=100mm,F=10000N e=2.1e5MPa,=0.3 點應力、點位移和轉角LHFB理論解梁單元誤差實體單元誤差點應力點位移點轉角 60 60 0% 57.6 4%-1.094 -1.094 0% 1.091 1.7%0.00286 0.00281 1.7% 0.0031 7.7%例環(huán)形板a=200, b=50, r=100 , t=5, 2.1e5MPa, =0.3 ,w=2N/mm(在半徑為r的圓周上）braw理論解板單元誤差實體單元誤差點應力A點位移 119.15 120.46 1.1% 117.1 1.7%-1.807 -1.798 0.5% 1.60 1.1%A與傳統(tǒng)的結構強度計算方法的關系 傳統(tǒng)的力學理論是有限元分析的基礎理論 經典的材料力學、結構力學是結構強度計 算的基本工具，基本手段。 要學會用典型的理論解，來解釋有限元的計 算結果用材料力學計算簡化為簡支梁例一取料機梁 兩種