技術(shù)鄰用戶: 我怎么能放棄〃?? 

    第一次使用SimSolid這款CEA軟件，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算分析。

    一：模型分析導入

    懸臂式斗輪堆取料機作為港口礦山常用運輸?shù)拿禾繖C構(gòu)，整體機構(gòu)長約57m，寬11m，高23m，主要部件為底座，上支架，配重，大臂和運輸斗輪,通過電力驅(qū)動斗輪旋轉(zhuǎn)切削煤堆，再通過大臂上的運輸帶進行運輸。

    使用Solidwork2016進行建模：

                                                                                            圖一、模型

 

                                                                                            圖二、模型

    分析對象為分為兩個：

    對象一：為懸臂式斗輪堆取料機的大臂

    對象二：為懸臂式斗輪堆取料機整體機構(gòu)在工作時的某一時刻結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)

                                                                                             圖三、插件

    直接在Solidwork2016中打開要分析的模型，SimSolid在安裝成功后會成為可用插件，在Solidwork2016工具欄中顯示，直接導入SimSolid即可進行分析即可使用。

    二：大臂計算載荷及設(shè)置載荷

    對大臂進行受力分析校核，檢驗是否滿足強度要求，若視大臂為懸臂梁，工作過程中水平截面所受力可忽視，不考慮在計算內(nèi)

                                                                                            圖四、大臂受力分解圖

    已知煤密度，以燃煤堆最大堆積密度ρ=1000kg/m^3，傳送帶煤料滿載時計算體積V=42.127m^3，根據(jù)設(shè)計計算，得傳送帶上均布載荷約為：

                                                                                            Q1=1.1254*10^4Pa

    斗輪以Q235鋼制成，密度為7850kg/m^3,使用Solidworks2016建模，計算斗輪質(zhì)量為1.212*10^5kg，加以載荷系數(shù)計算大臂前端受力約為：

                                                                                            1=1.454*10^6N

                                                                                         

                                                                                           圖五、分析類型

 

                                                                                           圖六、約束

 

                                                                                           圖七、材料參數(shù)

    選擇使用線性分析，按照計算結(jié)果設(shè)置力和載荷，模擬大臂某一工作時刻的受力情況，設(shè)置材料使用Q235鋼，與默認材料一致。所有連接部分固定為整體，且沒有間隙，部件之間使用bonded鏈接。

    三：計算分析

    在力與均布載荷作用下進行計算，計算分析得到的位移圖如下圖所示：

                                                                                          圖八、位移云圖

    大臂總長度為42m，最大變形量:17.2mm，最小變形量:2.58mm，彎曲變形量不足長度的1%,滿足懸臂彎曲許用范圍，故大臂設(shè)計滿足使用要求。

 

                                                                                          圖九、應力云圖

 

                                                                                          圖十、應變云圖

     Mises屈服分析和等效應變分布分析如上所示，應力-應變兩者分布基本一致，且符合實際應力分布情況。

四：整體機構(gòu)計算載荷及設(shè)置載荷分析

    斗輪堆取料機在工作時可看作為一固定整體，以整體機構(gòu)的某一工作時刻進行分析，將底座地面作為固定端，同樣施加相同的載荷。

 

                                                                                          圖十一、應力云圖

 

                                                                                          圖十二、應變云圖

 

                                                                                          圖十三、應力云圖

    Mises 屈服準則與等效應力圖如圖所示，分析整體應力應變情況，等效應力且與Mises屈服基本一致，符合實際工作情況，機械的整體工作應力在機架與大臂和機架鏈接的鉸鏈支撐部位之上。最大應力圖中，上連桿前端所受拉應力與上機架后端支撐所受壓應力較大，同樣符合實際情況，若需要進一步完善設(shè)計，則應對此些部位進行進一步設(shè)計。

                                                                                          圖十四、安全系數(shù)

    結(jié)構(gòu)整體使用的材料為Q235鋼，非轉(zhuǎn)軸部位焊接而成，材料的安全系數(shù)的使用如圖所示，可以看出在大臂后端及機架底部部位材料最容易失效，若不滿足設(shè)計要求，則機架上端則可能需要進行材料的更換與重新選用，或?qū)Y(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計

五：總結(jié)

 

                                                                                          圖十五、求解信息

    大臂分析信息：總共使用4秒鐘，三階模態(tài)，2.6萬+最大方程數(shù)。這個分析速度在同類CAE軟件里已經(jīng)是無可比擬的速度了。

 

                                                                                          圖十六、求解信息

    整體機構(gòu)分析信息：整個機構(gòu)94個零件，100多個配合，零件結(jié)構(gòu)非常龐大，但只使用了12秒就完成了整個計算，可以快速有效的看出大型機械結(jié)構(gòu)的應力分布及結(jié)構(gòu)弱點，可以迅速的對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程進行調(diào)整和修改，可以在設(shè)計過程中同時進行設(shè)計和分析，提高了工作效率，SimSolid的出現(xiàn)使這種工作方式變?yōu)榱丝赡堋２⑶疫@樣大型的的模型分析在同類CAE軟件中，使用相同的硬件配置下是無法完成的，SimSolid獨特的無網(wǎng)格處理，僅省略了大量的幾何處理和優(yōu)化網(wǎng)格的時間，使計算時間得到極大的提升，讓對這種大型機構(gòu)的分析變得更加快捷方便。作為一款快速的前處理CAE軟件，非常好的體現(xiàn)出了SimSolid的優(yōu)勢。

    傳統(tǒng)CAE軟件如ANSYS，操作復雜，需要大量專業(yè)學習和經(jīng)驗才能使用，特別是網(wǎng)格類型的選取和后處理方面非常復雜，而SimSolid則避免了這個問題。并且與多種三維建模軟件適配，面向?qū)W生以及初級工程師非常適用。

    SimSolid基于其速度快，硬件要求不高的特點，使其不僅能作為一款專業(yè)的CAE分析軟件，讓廣大高級工程師接受，也同時滿非常適用與初步接觸有限元分析軟件，使用的設(shè)備較為一般的學生。SimSolid若需要加快推廣，個人認為需要推出漢化版本，編輯圖文教程出版教學用書，讓更多學生朋友能夠接觸，接受這款軟件并使用。

 

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