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經(jīng)典案例
  • 有限元分析在機械產(chǎn)品設計的應用
  • 汽車(chē)轉向機構有限元分析與優(yōu)化
  • 風(fēng)力發(fā)電機主軸結構強度分析
  • 發(fā)動(dòng)機連桿的強度分析與結構優(yōu)化
  • 車(chē)輛傳動(dòng)軸的強度分析與方案改進(jìn)
  • 摩托車(chē)車(chē)架的剛度及強度分析
  • 注塑模具機構強度分析及結構優(yōu)化
  • 變速箱軸鍵強度校核及結構改進(jìn)
  • 挖掘機鏟斗有限元計算和強度分析

有限元分析前處理

A、前處理作為建立有限元模型的一個(gè)重要環(huán)節,要求考慮的問(wèn)題較多,需要的工作量較大,所劃分的網(wǎng)格形式對計算精度和計算規模將產(chǎn)生直接影響。網(wǎng)格數量的多少將影響計算結果的精度和計算規模的大小。一般來(lái)講,網(wǎng)格數量增加,計算精度會(huì )有所提高,但同時(shí)計算規模也會(huì )增加,所以在確定網(wǎng)格數量時(shí)應權衡兩個(gè)因數綜合考慮。
B、有限元方法的基本思想是將結構離散化,用有限個(gè)容易分析的單元來(lái)表示復雜的對象,單元之間通過(guò)有限個(gè)節點(diǎn)相互連接,然后根據變形協(xié)調條件綜合求解。因此有限元網(wǎng)格的劃分一方面要考慮對各物體幾何形狀的準確描述,另一方面也要考慮變形梯度的準確描述。所以,模型簡(jiǎn)化的好壞直接關(guān)系到網(wǎng)格的密度布局以及網(wǎng)格的質(zhì)量,需要前處理工程師豐富的經(jīng)驗以及好用的軟件。多年積累的經(jīng)驗再加上智能化程度較高的軟件能幫助前處理工程師快速、高效地得到高精度的網(wǎng)格模型。前處理工作成為有限元分析工作的重中之重。為建立正確、合理的有限元模型,需要把握好模型的簡(jiǎn)化、布局合理的網(wǎng)格密度以及確保網(wǎng)格的質(zhì)量等。
C、我們擁有專(zhuān)業(yè)技術(shù)工程師可以為客戶(hù)提供高質(zhì)量的網(wǎng)格服務(wù),可以熟練應用專(zhuān)業(yè)的網(wǎng)格劃分工具來(lái)進(jìn)行網(wǎng)格生成,在確保網(wǎng)格質(zhì)量的前提下,實(shí)現快速及時(shí)的網(wǎng)格劃分,從而為您節省大量的時(shí)間和精力,使得您可以集中精力于實(shí)際工程問(wèn)題的分析與求解。前處理方面,包括結構網(wǎng)格和流體網(wǎng)格,網(wǎng)格類(lèi)型涵蓋了殼網(wǎng)格、四面體網(wǎng)格、六面體網(wǎng)格以及多面體網(wǎng)格等,劃分的網(wǎng)格質(zhì)量好、效率高。


有限元分析后處理

A、隨著(zhù)數值分析方法的逐步完善和計算機運算速度的飛速發(fā)展,整個(gè)計算系統用于求解運算的時(shí)間越來(lái)越少,而數據準備和運算結果的表現問(wèn)題卻日益突出。后處理作為建立有限元模型的一個(gè)重要環(huán)節,要求考慮的問(wèn)題較多,需要的工作量較大。
B、運算的結果需要快速方便地得到形象、一目了然的2D圖表、3D動(dòng)畫(huà)顯示。然而動(dòng)輒幾百MB甚至幾個(gè)GB的運算結果文件的整理費時(shí)費力,最好交給軟件能自動(dòng)或者人性化地半自動(dòng)提取生成位移曲線(xiàn)、應力云圖、動(dòng)畫(huà)圖像,最好還能幫助我們便捷地編寫(xiě)報告。所以,后處理軟件的好壞直接關(guān)系到了我們對結果的提取和報告的編寫(xiě)。由上可見(jiàn),后處理工作也是有限元分析的重要工作。
C、我們在后處理工作中進(jìn)行完善的可視化輸出,可以使用等值面、變形、云圖、瞬變、矢量圖和截面云圖等表現結果,也支持變形、線(xiàn)性、復合以及瞬變動(dòng)畫(huà)顯示,另外可以直接生成BMP、JPG、EPS、TIFF等格式的圖形文件及通用的動(dòng)畫(huà)格式。這些特性結合友好的用戶(hù)界面可迅速找到問(wèn)題所在,同時(shí)有助于縮短評估結果的過(guò)程。


強度分析

A、無(wú)論是高層樓房、大橋等建筑物,還是飛機、輪船等運載工具;無(wú)論是剛性結構件還是彈性橡膠件如:輪胎等,其結構的薄弱環(huán)節,模擬其振動(dòng)或溫度場(chǎng)、熱變形等等。有限元分析方法已經(jīng)作為設計階段不可缺少的工具,影響著(zhù)產(chǎn)品尺寸、重量、性能、成本。它能使人們從長(cháng)期復雜的疲勞實(shí)驗中解脫出來(lái)大大加速了產(chǎn)品設計的步伐。
B、有限元分析方法對結構進(jìn)行強度分析和結構優(yōu)化設計,無(wú)論是自行開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用軟件還是用于專(zhuān)門(mén)對象的分析軟件,他們均在產(chǎn)品的設計分析中為保證質(zhì)量、提高產(chǎn)品性能、節省原材料消耗發(fā)揮著(zhù)積極作用,獲得了巨大的社會(huì )和經(jīng)濟效益。從最早開(kāi)展這一應用的航空航天領(lǐng)域,到機械建筑、交通運輸工具,從大型結構件(如高層建筑的鋼筋布局、機床床身和立柱的結構優(yōu)化設計)到小型、微機構或構件的優(yōu)化設計,從橋梁、水壩、鋼架的靜態(tài)模型,到汽輪機組的動(dòng)力學(xué)響應、高溫熱載下的模具散熱裝置的結構設計,與工程分析集為一體的結構優(yōu)化設計系統已經(jīng)在發(fā)揮著(zhù)巨大作用。
C、采用工程結構有限元方法分析機械零部件結構和利用有限元方法分析結果再結合優(yōu)化方法進(jìn)行結構優(yōu)化具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):
1)、在制作產(chǎn)品前就可使設計者對產(chǎn)品機械性能有所了解,加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的步伐,加快產(chǎn)品上市的時(shí)間。
2)、減輕產(chǎn)品的重量,實(shí)現產(chǎn)品結構最優(yōu)材料搭配。
3)、提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。
4)、降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)費用、降低生產(chǎn)成本,增加產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競爭力。




CFD分析(流體動(dòng)力學(xué)分析)

A、計算流體動(dòng)力學(xué)(Computational Fluid Dynamics),簡(jiǎn)稱(chēng)CFD。它是利用計算機和數值方法求解滿(mǎn)足定解的流體動(dòng)力學(xué)方程,以獲得流動(dòng)規律和解決流動(dòng)問(wèn)題的專(zhuān)門(mén)學(xué)問(wèn)。計算流體動(dòng)力學(xué)作為一門(mén)專(zhuān)門(mén)學(xué)科,大約是20世紀60年代形成的,現在CFD已深入到與流動(dòng)有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域。
B、計算流體動(dòng)力學(xué)主要研究五個(gè)方面的內容:
1)、計算機:這是進(jìn)行流體計算研究必須具備的工具。當今并行計算機已大量出現,它的設計和運行與計算流體動(dòng)力學(xué)的內容有密切關(guān)系;
2)、網(wǎng)格:在進(jìn)行流體計算時(shí),把流場(chǎng)劃分成網(wǎng)格是必經(jīng)的步驟,在此基礎上,流動(dòng)方程才可能被離散,F在網(wǎng)格生成已成為一個(gè)專(zhuān)門(mén)學(xué)問(wèn),貼體網(wǎng)格生成技術(shù)、重疊網(wǎng)格技術(shù)、搭接網(wǎng)格技術(shù)、結構和非結構混合網(wǎng)格技術(shù)等;
3)、方法:狹義理解,是指流體動(dòng)力學(xué)方程的求解方法以及定解條件的處理方法。廣義說(shuō)法還包含建立流動(dòng)方程和定解條件,及形成被計算的數學(xué)問(wèn)題的方法。例如在氣體動(dòng)力學(xué)中已發(fā)展了有限差分法、有限元法、譜方法和樣條函數法;
4)、機理:利用CFD解決流動(dòng)問(wèn)題,特別是復雜流動(dòng)問(wèn)題,給出大量數據,從這大量數據中找出流動(dòng)機理和規律;
5)、做圖:把計算結果按需要做出靜態(tài)的或動(dòng)態(tài)的圖形或圖像。
C、CFD的優(yōu)勢
同目前流體力學(xué)研究最常用的實(shí)驗方法比較,CFD的特點(diǎn)是:
1)、CFD只使用計算機和CFD軟件,所以花費低、周期短、耗散小,這是CFD的突出優(yōu)勢;
2)、可以在計算機上方便地改變幾何數據和流動(dòng)條件,因此容易實(shí)現各種條件下的流動(dòng)計算,也不存在洞壁干擾、支架干擾等的限制和影響。
3)、可以給出流體運動(dòng)區域內的離散解,定量給出各個(gè)物理量的流動(dòng)參數,細致描述局部或總體的流場(chǎng),定量刻畫(huà)流動(dòng)的時(shí)間變化,任意進(jìn)行流場(chǎng)重構和診斷分析等。



多體運動(dòng)學(xué)分析(ADAMS運動(dòng)學(xué)/動(dòng)力學(xué)分析)

A、多體運動(dòng)學(xué)軟件Adams主要應用在整車(chē)開(kāi)發(fā)前期的概念設計階段和后期的整車(chē)性能改進(jìn)階段。在概念設計階段,可以通過(guò)懸架的設計,確定底盤(pán)部件的關(guān)鍵點(diǎn)位置;初步確定擺臂襯套、彈簧和穩定桿的剛度;初步確定懸置剛度,為零部件強度和疲勞分析提供受力;
B、在整車(chē)性能改進(jìn)過(guò)程中,可以對彈性部件的剛度特性進(jìn)行優(yōu)化,包括對操穩特性和平順性的改進(jìn)。應用多體運動(dòng)學(xué)/動(dòng)力學(xué)分析,不但要對Adams軟件的功能比較了解,而且對底盤(pán)和整車(chē)性能方面的要求也很高,并且,在實(shí)際設計優(yōu)化過(guò)程中,單獨采用一種軟件也越來(lái)越不能滿(mǎn)足汽車(chē)設計發(fā)展的需要,更多的時(shí)候需要聯(lián)合不同種類(lèi)的軟件進(jìn)行協(xié)同設計,多種學(xué)科交錯分析是現代CAE分析工程的發(fā)展趨勢。


疲勞分析

A、疲勞就是材料在循環(huán)應力和應變作用下,在一處或幾處產(chǎn)生永久性累積損傷,經(jīng)一定循環(huán)次數后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過(guò)程。
疲勞壽命的定義為發(fā)生疲勞破壞時(shí)的載荷循環(huán)次數,或從開(kāi)始受載到發(fā)生斷裂所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。即材料或構件疲勞失效時(shí)所經(jīng)受的規定應力或應變的循環(huán)次數,是設計人員和工程技術(shù)人員十分關(guān)注的課題,也是與廣大用戶(hù)切身相關(guān)的問(wèn)題。
B、構件的疲勞是個(gè)復雜的過(guò)程,受多種因素的影響,要精確地預估構件的疲勞壽命,需要選擇合適的模型,這就需要宏觀(guān)力學(xué)方面的研究,包括疲勞裂紋發(fā)生、發(fā)展直至破壞的機理,還需要微觀(guān)力學(xué)方面的研究包括位錯理論等。此外,還涉及到金屬材料科學(xué)、材料力學(xué)、振動(dòng)力學(xué)、疲勞理論、斷裂力學(xué)和計算方法等多門(mén)學(xué)科。只有更深刻地認識了疲勞破壞的機理,將宏觀(guān)和微觀(guān)研究結合起來(lái),才能更精確地預測壽命。


有限元優(yōu)化分析

A、隨著(zhù)計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,結構優(yōu)化技術(shù)早已在機械領(lǐng)域得到了應用,為機械產(chǎn)品行業(yè)帶來(lái)了巨大的便利和經(jīng)濟效益。但隨著(zhù)各個(gè)產(chǎn)業(yè)都在朝著(zhù)自動(dòng)化、信息化的方向發(fā)展,在如此激烈的競爭下,只有不斷地對產(chǎn)品進(jìn)行更新和優(yōu)化,才能適應當下的市場(chǎng)環(huán)境,所以有限元優(yōu)化分析被越來(lái)越廣泛的應用在了機械產(chǎn)品的設計過(guò)程中。
B、產(chǎn)品研發(fā)在其生命周期中的地位越來(lái)越重要,不同的研發(fā)流程,對產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期、性能、質(zhì)量及成本影響非常重要。盡管設計和分析人員可以一次次重復設計-計算-驗證修改設計的過(guò)程以便尋找到理想的設計方案,但顯然已經(jīng)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)對研發(fā)周期和產(chǎn)品可靠性的要求,將優(yōu)化分析引入到產(chǎn)品設計過(guò)程中,在系統優(yōu)化的指導下,綜合運用工程設計相關(guān)技術(shù),為了滿(mǎn)足要求和標準而找到的最佳設計方案,使設計更加全面和合理,并能顯著(zhù)提升設計效率降低產(chǎn)品成本,提升產(chǎn)品市場(chǎng)競爭力。



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