搜索機(jī)械設(shè)計——有限元分析
2013-08-14 by:機(jī)械設(shè)計中心 來源:有限元分析培訓(xùn)中心
機(jī)械有限元分析
在設(shè)計中采用摩擦學(xué)、振動學(xué)、斷裂力學(xué)、有限元法、可靠性設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、系統(tǒng)工程、人類工程學(xué)等新興學(xué)科的知識,提高設(shè)計的科學(xué)性,減少盲目性。
設(shè)計準(zhǔn)則
機(jī)械零件的設(shè)計具有眾多的約束條件,設(shè)計準(zhǔn)則就是設(shè)計所應(yīng)該滿足的約束條件。
1、技術(shù)性能準(zhǔn)則
技術(shù)性能包括產(chǎn)品功能、制造和運行狀況在內(nèi)的一切性能,既指靜態(tài)性能,也指動態(tài)性能。例如,產(chǎn)品所能傳遞的功率、效率、使用壽命、強度、剛度、抗摩擦、磨損性能、振動穩(wěn)定性、熱特性等。技術(shù)性能準(zhǔn)則是指相關(guān)的技術(shù)性能必須達(dá)到規(guī)定的要求。例如振動會產(chǎn)生額外的動載荷和變應(yīng)力,尤其是當(dāng)其頻率接近機(jī)械系統(tǒng)或零件的固有頻率時,將發(fā)生共振現(xiàn)象,這時振幅將急劇增大,有可能導(dǎo)至零件甚至整個系統(tǒng)的迅速損壞。振動性穩(wěn)定準(zhǔn)則就是限制機(jī)械系統(tǒng)或零件的相關(guān)振動參數(shù),如固有頻率、振幅、噪聲等在規(guī)定的允許范圍之內(nèi)。又如機(jī)器工作時的發(fā)熱可能會導(dǎo)致熱應(yīng)力、熱應(yīng)變,甚至?xí)斐蔁釗p壞。熱特性準(zhǔn)則就是限制各種相關(guān)的熱參數(shù)(如熱應(yīng)力、熱應(yīng)變、溫升等)在規(guī)定范圍內(nèi)。
2、標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則
與機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計有關(guān)的主要標(biāo)準(zhǔn)大致有:
概念標(biāo)準(zhǔn)化:設(shè)計過程中所涉及的名詞術(shù)語、符號、計量單位等應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn);
實物形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化:零部件、原材料、設(shè)備及能源等的結(jié)構(gòu)形式、尺寸、性能等,都應(yīng)按統(tǒng)一的規(guī)定選用。
方法標(biāo)準(zhǔn)化:操作方法、測量方法、試驗方法等都應(yīng)按相應(yīng)規(guī)定實施。
標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則就是在設(shè)計的全過程中的所有行為,都要滿足上述標(biāo)準(zhǔn)化的要求。現(xiàn)已發(fā)布的與機(jī)械零件設(shè)計有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),從運用范圍上來講,可以分為國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三個等級。從使用強制性來說,可分為必須執(zhí)行的和推薦使用的兩種。
3、可靠性準(zhǔn)則
可靠性:產(chǎn)品或零部件在規(guī)定的使用條件下,在預(yù)期的壽命內(nèi)能完成規(guī)定功能的概率?？煽啃詼?zhǔn)則就是指所設(shè)計的產(chǎn)品、部件或零件應(yīng)能滿足規(guī)定的可靠性要求。
4、安全性準(zhǔn)則
機(jī)器的安全性包括:
零件安全性:指在規(guī)定外載荷和規(guī)定時間內(nèi)零件不發(fā)生如斷裂、過度變形、過度磨損和不喪失穩(wěn)定性等等。
整機(jī)安全性:指機(jī)器保證在規(guī)定條件下不出故障,能正常實現(xiàn)總功能的要求。
工作安全性:指對操作人員的保護(hù),保證人身安全和身心健康等等。
環(huán)境安全性:指對機(jī)器周圍的環(huán)境和人不造成污染和危害。
分析類型
靜態(tài)應(yīng)力/位移分析:包括線性,材料和幾何非線性,以及結(jié)構(gòu)斷裂分析等
動態(tài)分析粘彈性/粘塑性響應(yīng)分析:粘塑性材料結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析
熱傳導(dǎo)分析:傳導(dǎo),輻射和對流的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)分析
質(zhì)量擴(kuò)散分析:靜水壓力造成的質(zhì)量擴(kuò)散和滲流分析等
耦合分析:熱/力耦合,熱/電耦合,壓/電耦合,流/力耦合,聲/力耦合等
非線性動態(tài)應(yīng)力/位移分析:可以模擬各種隨時間變化的大位移、接觸分析等
瞬態(tài)溫度/位移耦合分析:解決力學(xué)和熱響應(yīng)及其耦合問題
準(zhǔn)靜態(tài)分析:應(yīng)用顯式積分方法求解靜態(tài)和沖壓等準(zhǔn)靜態(tài)問題
退火成型過程分析:可以對材料退火熱處理過程進(jìn)行模擬
海洋工程結(jié)構(gòu)分析:
對海洋工程的特殊載荷如流載荷、浮力、慣性力等進(jìn)行模擬
對海洋工程的特殊結(jié)構(gòu)如錨鏈、管道、電纜等進(jìn)行模擬
對海洋工程的特殊的連接,如土壤/管柱連接、錨鏈/海床摩擦、管道/管道相對滑動等進(jìn)行模擬
水下沖擊分析:
對沖擊載荷作用下的水下結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析
柔體多體動力學(xué)分析:對機(jī)構(gòu)的運動情況進(jìn)行分析,并和有限元功能結(jié)合進(jìn)行結(jié)構(gòu)和機(jī)械的耦合分析,并可以考慮機(jī)構(gòu)運動中的接觸和摩擦
疲勞分析:根據(jù)結(jié)構(gòu)和材料的受載情況統(tǒng)計進(jìn)行生存力分析和疲勞壽命預(yù)估
設(shè)計靈敏度分析:對結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析并據(jù)此進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計
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