置物平臺是加工車間中常見的工裝。多為型鋼焊接而成，各拼接部分的焊件長度大于5倍截面尺寸，屬于典型的桿件。如圖一個置物平臺，上面承載G=100000N的壓力，此壓力來自于放置在平臺上方的工件自重和起吊下落時工件對平臺產生的沖擊力的組合力。由于置物平臺高度超過1500mm，應考慮其穩定性，承載重物時可能會發生失穩的情況，所以應對其進行屈曲計算驗證其穩定性。

圖（1）置物平臺

分析流程圖

1、三維實體建模

   用于加工置物平臺的焊件實物有圓角，且兩焊件拼焊處有焊縫，考慮到圓角對計算結果影響小，焊縫焊接的效果跟各型鋼之間固結的效果差不多，所以實體模型不包含圓角及焊縫，簡化成理想模型如圖2。先進行靜力學線性結構計算，結果如圖3，最大應力值

然后以靜力計算結果為輸入進行屈曲計算，得到結構線性屈曲載荷乘子為129，導致平臺屈曲的載荷大小為

屈曲值遠大于載荷值，因此平臺穩定性良好。上述計算共花費253s，網格數量10萬個，儲存空間512M。

圖（2）實體模型

圖（3）實體模型計算結果

圖（4）線性屈曲載荷乘子

2、梁單元建模

        DM模塊中建立關鍵節點，關鍵節點的尺寸標注可用方程式建立，使尺寸參數化相關，方便同結構不同尺寸的結構模型計算或用于結構優化。于關鍵節點上建立概念模型如圖（5），并設定截面形狀及截面特征尺寸，注意截面尺寸的外形尺寸和位置尺寸應與實物的一致性。為實現概念模型連接節點的耦合，將所有線體組合。梁單元beam188的特征是具有6個節點自由度，并且計入剪切變形量影響。更新模型后進入mechanical模塊，并檢查模型截面尺寸是否正確，接下來網格劃分，約束及加載，求解。得到平臺受壓后的計算結果為

，與實體單元結果相差值為，結果相差不大。整個梁單元計算花費時間4 s，儲存空間28M。

圖（5）概念模型

圖（6）梁單元計算結果

圖（7）梁單元

3、結論

對比上述兩種不同單元的同分析計算，結果相差不大，但用梁單元簡化模型進行計算，極大地縮短了計算時間，提高了工作效率，減少了儲存空間，并且在進一步的結構優化計算中也擁有極大的計算優勢，可利用參數化相關的尺寸進行迭代優化計算。由此可知計算三維尺寸比例大于5的桿形零件時采用梁單元來簡化模型是一種很好的處理方法。

 

 2018年3月20日

魅影

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