搜索機械設計——有限元分析
2013-08-14 by:機械設計中心 來源:有限元分析培訓中心
機械有限元分析
在設計中采用摩擦學、振動學、斷裂力學、有限元法、可靠性設計、優(yōu)化設計、系統(tǒng)工程、人類工程學等新興學科的知識,提高設計的科學性,減少盲目性。
設計準則
機械零件的設計具有眾多的約束條件,設計準則就是設計所應該滿足的約束條件。
1、技術性能準則
技術性能包括產(chǎn)品功能、制造和運行狀況在內的一切性能,既指靜態(tài)性能,也指動態(tài)性能。例如,產(chǎn)品所能傳遞的功率、效率、使用壽命、強度、剛度、抗摩擦、磨損性能、振動穩(wěn)定性、熱特性等。技術性能準則是指相關的技術性能必須達到規(guī)定的要求。例如振動會產(chǎn)生額外的動載荷和變應力,尤其是當其頻率接近機械系統(tǒng)或零件的固有頻率時,將發(fā)生共振現(xiàn)象,這時振幅將急劇增大,有可能導至零件甚至整個系統(tǒng)的迅速損壞。振動性穩(wěn)定準則就是限制機械系統(tǒng)或零件的相關振動參數(shù),如固有頻率、振幅、噪聲等在規(guī)定的允許范圍之內。又如機器工作時的發(fā)熱可能會導致熱應力、熱應變,甚至會造成熱損壞。熱特性準則就是限制各種相關的熱參數(shù)(如熱應力、熱應變、溫升等)在規(guī)定范圍內。
2、標準化準則
與機械產(chǎn)品設計有關的主要標準大致有:
概念標準化:設計過程中所涉及的名詞術語、符號、計量單位等應符合標準;
實物形態(tài)標準化:零部件、原材料、設備及能源等的結構形式、尺寸、性能等,都應按統(tǒng)一的規(guī)定選用。
方法標準化:操作方法、測量方法、試驗方法等都應按相應規(guī)定實施。
標準化準則就是在設計的全過程中的所有行為,都要滿足上述標準化的要求?，F(xiàn)已發(fā)布的與機械零件設計有關的標準,從運用范圍上來講,可以分為國家標準、行業(yè)標準和企業(yè)標準三個等級。從使用強制性來說,可分為必須執(zhí)行的和推薦使用的兩種。
3、可靠性準則
可靠性:產(chǎn)品或零部件在規(guī)定的使用條件下,在預期的壽命內能完成規(guī)定功能的概率?？煽啃詼蕜t就是指所設計的產(chǎn)品、部件或零件應能滿足規(guī)定的可靠性要求。
4、安全性準則
機器的安全性包括:
零件安全性:指在規(guī)定外載荷和規(guī)定時間內零件不發(fā)生如斷裂、過度變形、過度磨損和不喪失穩(wěn)定性等等。
整機安全性:指機器保證在規(guī)定條件下不出故障,能正常實現(xiàn)總功能的要求。
工作安全性:指對操作人員的保護,保證人身安全和身心健康等等。
環(huán)境安全性:指對機器周圍的環(huán)境和人不造成污染和危害。
分析類型
靜態(tài)應力/位移分析:包括線性,材料和幾何非線性,以及結構斷裂分析等
動態(tài)分析粘彈性/粘塑性響應分析:粘塑性材料結構的響應分析
熱傳導分析:傳導,輻射和對流的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)分析
質量擴散分析:靜水壓力造成的質量擴散和滲流分析等
耦合分析:熱/力耦合,熱/電耦合,壓/電耦合,流/力耦合,聲/力耦合等
非線性動態(tài)應力/位移分析:可以模擬各種隨時間變化的大位移、接觸分析等
瞬態(tài)溫度/位移耦合分析:解決力學和熱響應及其耦合問題
準靜態(tài)分析:應用顯式積分方法求解靜態(tài)和沖壓等準靜態(tài)問題
退火成型過程分析:可以對材料退火熱處理過程進行模擬
海洋工程結構分析:
對海洋工程的特殊載荷如流載荷、浮力、慣性力等進行模擬
對海洋工程的特殊結構如錨鏈、管道、電纜等進行模擬
對海洋工程的特殊的連接,如土壤/管柱連接、錨鏈/海床摩擦、管道/管道相對滑動等進行模擬
水下沖擊分析:
對沖擊載荷作用下的水下結構進行分析
柔體多體動力學分析:對機構的運動情況進行分析,并和有限元功能結合進行結構和機械的耦合分析,并可以考慮機構運動中的接觸和摩擦
疲勞分析:根據(jù)結構和材料的受載情況統(tǒng)計進行生存力分析和疲勞壽命預估
設計靈敏度分析:對結構參數(shù)進行靈敏度分析并據(jù)此進行結構的優(yōu)化設計
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