1.問題描述及仿真模型

為同時滿足自動掃地和拖地的功能，某品牌掃地機器人配備了電控水箱，通過蠕動泵將水箱內的水帶入到流道中，最終通過流道的出水孔均勻的流出至地面。由于流道是緊密裝配在機構中，受到了一定的約束和力的作用導致其發生了一定的變形，而變形后的流道會影響各出水口的出水效果，各出水口流量分配不均勻導致拖地效果不好。因此，減小流道的變形幅度在流道設計中是一個很重要的問題。本文分別通過Meshfree和ANSYS Mechanical軟件計算同樣約束條件和載荷條件下流道的變形，比較兩款軟件計算結果的精確性與一致性。

仿真模型如圖1所示。

                       圖1 水箱流道仿真模型

2.Meshfree計算分析

• 新建一個線性靜力分析，導入建立好的CAD模型。

                         圖2 建立仿真模型

• 新建材料ABS，具體材料參數見圖3，并將ABS材料賦予導入的幾何模型。

• 在流道的進水口和兩個出水口的內壁面施加自由約束，如圖4所示。

                           圖4 施加約束

• 在流道的上表面施加向下的均布載荷力5N，如圖5所示。
  

                             圖5 施加載荷

• 求解及計算結果輸出

                          圖6 總變形云圖

                          圖7 VON-MISES應力云圖

3.ANSYS Mechanical計算分析

• 導入幾何模型，定義ABS材料參數，見圖8所示。
  

                            圖8 定義ABS材料

• 網格劃分

                            圖9 網格劃分

• 在流道的進水口和兩個出水口的內壁面施加固定約束

                         圖10 施加固定約束

• 在流道的上表面施加向下的均布載荷力5N

                         圖11 施加均布載荷

• 求解及計算結果輸出
  

                          圖12 總變形云圖

                          圖13 VON-MISES應力云圖

4.計算結果對比

• Meshfree和ANSYS Mechanical的變形計算結果吻合度非常高，整體模型的變形分布趨勢也基本一致，準確性和一致性較好。

• Meshfree和ANSYS Mechanical的應力計算結果數值上差異很大，但整體模型的應力分布比較接近，具備一定的參考性。

• Meshfree的計算步驟簡潔，計算速度迅速，適合作為產品的初步設計階段以及優化設計，具備很高的工程應用價值。