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workbench大型机械装配体有限元计算(工作经验总结)

大型机械装配体的有限元分析步骤
1.模型简化:
由于模型较大,建议将模型分成几个模块去简化,简化后的模型试画网格,能完成则初步证明模型合格。

(1)其中对于不重要的小孔,小倒角能去就去,螺纹孔必须去掉,否则严重影响网格划分;
(2)复杂的标准件,螺栓可简化为去螺纹的螺柱,或直接去掉;
(3)焊缝处理,除非专门校核焊缝强度,一般将焊缝等同于母体材料;
(4)焊缝坡口,间隙必须填满,这才符合实际。

2.模型的检查:
简化模型后需要检查干涉,检查模型有无间隙,有无干涉,有无多余的线、面。

(1)干涉处理:重新修改模型,如果通过布尔求和,干涉部位消失可不处理;(2)间隙处理:通过三维软件进行剖视图检查,或者通过布尔求和,有间隙部件则不能求和。

3.模型的快速网格划分:
在此推荐先采用默认网格进行划分。

采用默认网格划分的优点是速度特别快,这样非常有利于发现问题,便于进一步修改模型。

但是也有特例:如果模型比较大,且有很多小特征,比如倒角、倒圆,则不容易划分成功,需要设置小的sizing进行处理。

4.网格划分失败针对策略:
网格划分失败的千差万别,必须仔细分析,这也是有限元分析的乐趣之一。

原因主要如下;
(1)模型不准确。

模型存在干涉、间隙、多余的线、面等。

(2)划分网格方法不当,重新设置sizing,设置新的网格划分方法等。

5.网格数量与内存匹配
网格比较耗内存,一般100万网格,需要10G内存。

普通的笔记本4G-8G,能计算的网格也就在40万-80万左右,超过此数值则计算非常耗时,有时甚至不能计算。

对此可采用如下策略:
(1)对称模型:进行二分之一,或者四分之一的计算;
(2)不对称模型:建议粗化网格,或者采用局部模型分析;
6.网格质量分析:
(1)skewness越小越好,一般<0.7可以接受;
(2)element quality 越大越好,最好为1;
(3)雅克比比率:Jacobian Ratio,越小越好,最好为1;
(4) aspect ratio。

最好的值为1。

值越大单元越差。

(5)warping factor。

0说明单元位于一个平面上,值越大说明单元翘曲越厉害。

网格模型一般都为0;
(6)parallel deviation。

0最好。

网格模型一般都为0。

参数中前4项比较重量,多次修改网格后尽量达到标准。

7.载荷和约束的施加
这是很关键的一步,必须对模型的受力有准确的分析,否则结果不正确。

过约束,计算结果小;欠约束,计算结果大。

(1)学会理论力学、材料力学;
(2)对于特别小的面施加力,网格比较很小,否则力传递不下去;
8.结果分析
最好有试验进行对比,没有试验有之前的经验值也可。

如果都没有,那么需要仔细分析结果。

(1)应力集中点:对于单独的应力特别大的点,可以忽略,或者用子模型法进行重新计算;
(2)对于大型模型,在workbench中有2中计算方法:1)整体布尔求和后求解,2)单个部件通过Form new part 进行求和。

通常情况下,用布尔求和的方法,计算的应力要小些;
(3)最好设置不同的sizing,多计算几次,如果结果比较接近,则证明计算结果比较准确;。

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