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地點: 廣州市 開展時間: 2025-06-17 舉辦單位: 廣州化工交易中心、廣州市化工行業協會、廣東省制造業協、廣東-獨聯體國際科技合作聯盟
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裝配模型的分析與仿真
在裝配過程中,零件之間有多種相互作用,從簡單接觸到摩擦再到拉力/壓力/扭矩作用等,另外,裝配零件的方式和方法也有很多,可以使用緊固件(如螺栓、螺柱、螺釘和銷等)進行連接,也可采用點焊、鉚接以及膠接連接等方式。
數學模型可以非常清晰明了地表現出零部件的各種輪廓特性,這將有助于用戶更容易地了解復雜的裝配模型中,多個零件如何被裝配到一起,還有不同零件之間如何相互作用。
建模是裝配仿真中zui關鍵的步驟之一,因為這意味著迅速確定所有零件的位置并準確定義任何兩個接觸零件之間相互作用。之后,自動檢測工具在仿真系統的前/后處理過程中發揮作用,如Femap,它是一種確定哪些零件接觸并提供所有接觸情況的可視化工具。這里的“可視化”可以表現出面與面的接觸,也可以表現零部件與零部件的接觸與配合關系。通過參照一個合適的屬性定義,Femap可以將各種連接方式zui終簡化表示為一般線性接觸或膠接,這個簡化過程可以在執行接觸檢測時自動完成,或在現有定義可被輕松編輯和更改的情況下再進行添加。此外,新的接觸可從零開始手動定義。接觸狀況可被應用到網格化之前的幾何模型上,也適用于實心零件或空心殼體零件本身。
線性接觸
對于表面接觸問題的數模化,苛刻的解決方案一般要求以一種非線性方法來表現接觸和其他潛在的非線性問題,比如較大的變形問題和隨環境條件而可能非線性變化的材料屬性問題。但是,如果表面接觸可以被控制在某個限定范圍之內(很小的撓度和“線性”材料),那么“線性接觸”就是一種在保證仿真結果準確性基礎之上的更加簡單的解決方案。
舉例來說,NX Nastran求解器中面與面的接觸計算就采用了線性靜止分析的技術方案,并使用同樣的技術方法來搜索并檢測裝配接觸面之間的相互作用。因此,用戶可以采用NX Nastran進行伴有摩擦阻力的滑動分析這樣的復雜運動仿真。
膠接連接
膠接的方式可被用來裝配零件,不論這些零件是同一種材料還是異種材料,只要這些零部件共享同一個連接界面即可。
NX Nastran 的膠接功能采用一種創新的方法來重新定義其連接面的網格,因此,連接面的載荷分布及傳遞可以被盡可能準確地計算出來。這種方法使仿真分析的結果獲得了明顯的改善,也產生了更平滑的零件輪廓,尤其是在連接面上。NX Nastran的這種膠接功能適用于準確性要求非常高的模型仿真分析中。
線性接觸和膠接的不同結果
當然,用戶有時候需要準確選擇裝配模型的相應接觸狀態,以便更準確地表示真實情況。用戶選擇膠接而不是線性接觸將*改變模型的載荷分布以及模型內的裝配接觸結果。
舉例來說,一個簡單的吊耳和吊耳銷的裝配模型,如果分別選擇線性接觸和膠接連接的話,線性接觸分析結果中,他們之間的作用力只會在吊耳和銷軸接觸面的一側發生,另一側則會有一個未接觸的“缺口”空間,而采用膠接模型,得到的就是一種截然不同的應力分布情況了。
點焊和緊固件
NX Nastran中,用于裝配零件的點焊和緊固件連接一般采用一個連接單元進行建模,該單元可連接兩個表面、單元或點。被連接面的網格不要求一致,這就賦予了裝配不同零件時的更大的自由空間。一般來說,連接單元的剛度取決于焊接件的直徑、長度(如非點焊)以及材料屬性。
螺栓連接
當需裝配的零件被用螺栓進行連接時,緊固螺栓時所產生的扭矩會成為螺栓軸的預負荷。通常較理想的情況是根據已經設定或產生的預負荷分析螺栓,但是這種孤立的預負荷狀況也許沒什么實際的應用價值,而用戶可能還想獲得應力分析結果。在傳統的有限元分析中,螺栓預負荷在建模過程中使用的是等效熱載荷,這種方法得到的結果只是一個大約的結果,而事實上,包含多個螺栓的裝配模型往往還要求計算這些螺栓之間的相互作用。NX Nastran則可以使這些問題得到自動化的、簡單的解決,因為螺栓本身被表示成了梁單元模型,末端采用螺栓預負荷越來越簡單的裝配分析 .有限元分析師現在可以更加輕松地獲得諸如線性接觸、膠接及其他連接方式的功能特性。技術進步推進了這一功能的可用性,并確保其準確性不受影響。加上用于建模和可視化的前/后處理工具的支持,建立裝配模型并進行仿真分析的任務現在已經變得很簡單了。
數學模型可以非常清晰明了地表現出零部件的各種輪廓特性,這將有助于用戶更容易地了解復雜的裝配模型中,多個零件如何被裝配到一起,還有不同零件之間如何相互作用。
建模是裝配仿真中zui關鍵的步驟之一,因為這意味著迅速確定所有零件的位置并準確定義任何兩個接觸零件之間相互作用。之后,自動檢測工具在仿真系統的前/后處理過程中發揮作用,如Femap,它是一種確定哪些零件接觸并提供所有接觸情況的可視化工具。這里的“可視化”可以表現出面與面的接觸,也可以表現零部件與零部件的接觸與配合關系。通過參照一個合適的屬性定義,Femap可以將各種連接方式zui終簡化表示為一般線性接觸或膠接,這個簡化過程可以在執行接觸檢測時自動完成,或在現有定義可被輕松編輯和更改的情況下再進行添加。此外,新的接觸可從零開始手動定義。接觸狀況可被應用到網格化之前的幾何模型上,也適用于實心零件或空心殼體零件本身。
線性接觸
對于表面接觸問題的數模化,苛刻的解決方案一般要求以一種非線性方法來表現接觸和其他潛在的非線性問題,比如較大的變形問題和隨環境條件而可能非線性變化的材料屬性問題。但是,如果表面接觸可以被控制在某個限定范圍之內(很小的撓度和“線性”材料),那么“線性接觸”就是一種在保證仿真結果準確性基礎之上的更加簡單的解決方案。
舉例來說,NX Nastran求解器中面與面的接觸計算就采用了線性靜止分析的技術方案,并使用同樣的技術方法來搜索并檢測裝配接觸面之間的相互作用。因此,用戶可以采用NX Nastran進行伴有摩擦阻力的滑動分析這樣的復雜運動仿真。
膠接連接
膠接的方式可被用來裝配零件,不論這些零件是同一種材料還是異種材料,只要這些零部件共享同一個連接界面即可。
NX Nastran 的膠接功能采用一種創新的方法來重新定義其連接面的網格,因此,連接面的載荷分布及傳遞可以被盡可能準確地計算出來。這種方法使仿真分析的結果獲得了明顯的改善,也產生了更平滑的零件輪廓,尤其是在連接面上。NX Nastran的這種膠接功能適用于準確性要求非常高的模型仿真分析中。
線性接觸和膠接的不同結果
當然,用戶有時候需要準確選擇裝配模型的相應接觸狀態,以便更準確地表示真實情況。用戶選擇膠接而不是線性接觸將*改變模型的載荷分布以及模型內的裝配接觸結果。
舉例來說,一個簡單的吊耳和吊耳銷的裝配模型,如果分別選擇線性接觸和膠接連接的話,線性接觸分析結果中,他們之間的作用力只會在吊耳和銷軸接觸面的一側發生,另一側則會有一個未接觸的“缺口”空間,而采用膠接模型,得到的就是一種截然不同的應力分布情況了。
點焊和緊固件
NX Nastran中,用于裝配零件的點焊和緊固件連接一般采用一個連接單元進行建模,該單元可連接兩個表面、單元或點。被連接面的網格不要求一致,這就賦予了裝配不同零件時的更大的自由空間。一般來說,連接單元的剛度取決于焊接件的直徑、長度(如非點焊)以及材料屬性。
螺栓連接
當需裝配的零件被用螺栓進行連接時,緊固螺栓時所產生的扭矩會成為螺栓軸的預負荷。通常較理想的情況是根據已經設定或產生的預負荷分析螺栓,但是這種孤立的預負荷狀況也許沒什么實際的應用價值,而用戶可能還想獲得應力分析結果。在傳統的有限元分析中,螺栓預負荷在建模過程中使用的是等效熱載荷,這種方法得到的結果只是一個大約的結果,而事實上,包含多個螺栓的裝配模型往往還要求計算這些螺栓之間的相互作用。NX Nastran則可以使這些問題得到自動化的、簡單的解決,因為螺栓本身被表示成了梁單元模型,末端采用螺栓預負荷越來越簡單的裝配分析 .有限元分析師現在可以更加輕松地獲得諸如線性接觸、膠接及其他連接方式的功能特性。技術進步推進了這一功能的可用性,并確保其準確性不受影響。加上用于建模和可視化的前/后處理工具的支持,建立裝配模型并進行仿真分析的任務現在已經變得很簡單了。
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