1、机舱座极限强度及变形分析董沛董沛 高级应用工程师高级应用工程师安世亚太科技（北京）有限公司安世亚太科技（北京）有限公司v任务分析任务分析v几何模型处理几何模型处理v网格划分网格划分v载荷与约束载荷与约束v后处理后处理 摘摘 要要v 任务分析任务分析 提供设计依据；校核机舱底座在极限工况下的强度及变形提供设计依据；校核机舱底座在极限工况下的强度及变形v 分析难点分析难点 模型处理、施加载荷模型处理、施加载荷v 分析要点分析要点 模型简化模型简化 网格划分网格划分 真实的反映载荷传递的方式真实的反映载荷传递的方式前处理几何模型处理网格及定义组件梁单元及接触设定多工况求 解后处理v 分析流程分析流程
2、载荷及约束WORKBENCH经典ANSYSv 几何模型导入几何模型导入需要修改需要修改几何可以进几何可以进入入DM若不需要修改若不需要修改几何可以直接几何可以直接进入进入DSv 导入导入DM时有如下选项时有如下选项v默认选项默认选项:CAD实体类型导入过滤器实体类型导入过滤器从从CAD导入的参数和属性导入的参数和属性指定选项和材料属性指定选项和材料属性 (从从ANSYS支持的支持的CAD导入导入)v高级选项高级选项:CAD关联关联Reader mode save.(为为Unigraphics定定制制)Smart CAD update，在刷新时，如果一个，在刷新时，如果一个CAD装配中的某些零件
3、保持不变，本选项可装配中的某些零件保持不变，本选项可以从以从CAD中快速更新分析模型中快速更新分析模型Temporary file，用于较大的，用于较大的CAD模型导入模型导入v 几何模型简化及修改几何模型简化及修改v 在线性静力结构分析当中，材料属性只需要定义杨氏模量以及泊松比。在线性静力结构分析当中，材料属性只需要定义杨氏模量以及泊松比。材料输入在材料输入在“Engineering Data”分支下分支下,并且在每个并且在每个“Geometry”菜单下都有材料的配给选项。菜单下都有材料的配给选项。Engineering Data viewv“Method”选项划分的方法：选项划分的方法：A
4、utomatic：采用六面体单元或者楔形单元对采用六面体单元或者楔形单元对实体进行分网；实体进行分网；Tetrahedrons：采用四面体单元划分；采用四面体单元划分；Hex Dominant：主要采用六面体单元划分，主要采用六面体单元划分，但是包含少量的金字塔单元和四面体单元；但是包含少量的金字塔单元和四面体单元；Sweep：采用扫略方法进行网格划分：采用扫略方法进行网格划分v“Sizing”允许设置局部单元大小允许设置局部单元大小可以设置单元平均大小可以设置单元平均大小,作用大小作用大小,或每边的单元数或每边的单元数目目“Element Size”设置单元平均边长设置单元平均边长“Numb
5、er of Divisions”设定边上的单元数目设定边上的单元数目“Sphere of Influence”设定控制单元平均大小的设定控制单元平均大小的范围范围v 除上述选项，还包含其他对网格控制选项。除上述选项，还包含其他对网格控制选项。v 虚拓扑虚拓扑极大的改善网格质量极大的改善网格质量“Virtual Topology”分支在默认时没有，可以在分支在默认时没有，可以在“Model”分支中的分支中的Context Toolbar 添加添加 “Virtual Cell”就是用多个相邻的面重新定义的面就是用多个相邻的面重新定义的面，先选择，先选择面，再选择添加面，再选择添加“Virtual
6、Cell”。为了进行网格划分，为了进行网格划分，Virtual cells 可以把缝的面合并到一个可以把缝的面合并到一个大的面中。细小碎面可能不能按网格密度划分，将导致网格大的面中。细小碎面可能不能按网格密度划分，将导致网格划分失败。划分失败。属于属于virtual cell的原始面上的内部线，不再影响网格划分。的原始面上的内部线，不再影响网格划分。所以划分这样的拓扑结构可能和原始几何体会有不同。所以划分这样的拓扑结构可能和原始几何体会有不同。对于其他操作（例如加载）个别的面就不在被承认，这时用对于其他操作（例如加载）个别的面就不在被承认，这时用virtual cell 代替。代替。v 虚拓扑
7、虚拓扑自动创建虚拓扑自动创建虚拓扑自动创建虚拓扑自动创建虚拓扑局部手动修改局部手动修改修补倒角处等细小几何特征 Hex-dominant网格算法先网格算法先 生成一个表面网格，经过向内拖拉生成一个表面网格，经过向内拖拉形成块形成块/锥，再在内部添加锥形四面体单元进行协调。这种外锥，再在内部添加锥形四面体单元进行协调。这种外层六面体单元，内层四面体单元的网格计算结果很好。层六面体单元，内层四面体单元的网格计算结果很好。如果体不能进行hex-dominant划分，“Control Messages”将给出警告。v 导出导出ANSYS网格文件网格文件 关闭弱弹簧选项关闭弱弹簧选项 导出导出ANSYS
8、输入文件输入文件v 导入导入ANSYS网格文件网格文件v 建立主轴模型建立主轴模型 采用梁单元进行模拟采用梁单元进行模拟 几何模型：线 截面属性：圆形 材料属性，划分网格网格模型网格模型截面属性截面属性3、接触选项v 建立主轴模型建立主轴模型 梁与机舱底座通过梁与机舱底座通过 MPC 连接连接 电机及其他设备质量同样采用电机及其他设备质量同样采用MPC方式加载方式加载 通过接触向导来定义通过接触向导来定义 MPC1、定义目标面2、定义接触面MPC自由度完全约束MPC自由度完全约束MPC松开轴向平移及转动轴承的类型决定轴承的类型决定MPC的约束方式的约束方式v查看及评判结果查看及评判结果对于计算
9、结果，应具对于计算结果，应具有适当的方法确保结有适当的方法确保结果具有收敛性。果具有收敛性。v 是否超过材料安全极限。是否超过材料安全极限。v 板材厚度的折减因子。（焊接材料）板材厚度的折减因子。（焊接材料）v GB/T 1591-1994低合金高强度结构钢，低合金高强度结构钢，v 力学性能力学性能v 安全余度的获取。安全余度的获取。Q345牌号钢材屈服点与厚度关系牌号钢材屈服点与厚度关系mm161635355050100MPa345325295275v 几何模型处理几何模型处理 模型简化、模型修改模型简化、模型修改v 网格处理网格处理 虚拓扑、虚拓扑、Hex-Dominant、Named Selectionv 载荷约束处理载荷约束处理 MPC、接触设置、接触设置机舱底座分析实例机舱底座分析实例T
