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布料机布料臂架有限元建模与仿真研究

发布时间:2016-10-27 13:35 浏览次数:
布料机主要用于散料输送, 属于复杂大型工程
 
机械装备, 主要由底盘、布料臂架和送料臂架 3 部分
 
组成, 其中布料臂架结构复杂、承载多变, 边界条件
 
不稳定, 是布料机的关键部件。
 
本文以国内首次研制成功的 40 m 大跨度布料
 
机布料臂架为研究对象, 根据工程设计规范、现场调
 
研数据和复合工况分析, 采用参数化建模方法
 
APDL(ANSYS Parameter Design Language)和多单元
 
连接技术
 
[9~10]
 
, 基于 ANSYS 软件平台实现复杂布料
 
臂架系统的精确建模和拟实加载。分析各种组合工
 
况下布料臂架的综合结构性能, 重点研究各节臂架
 
变形量的分布规律以及结构要素对臂架结构性能的
 
影响等。
 
1 基于 APDL 的结构模型参数化技术
 
1.1 APDL 参数化建模方法简介
 
APDL 是 ANSYS 自带的编程语言, 也是重要的
 
二次开发工具, 具有各种参数定义、基本的数值计
 
算、流程控制、宏程序与子函数的使用、数据文件的
 
输入输出等功能。通过 APDL 可实现较复杂大型机
 
械装备有限元建模时分析模型尺寸、材料性能、载
 
荷、边界条件施加的位置和网格密度等的参数化, 从
 
而扩展了传统有限元的分析范围, 可完成许多通用
 
性很强的工程分析, 是完成自适应网格划分和优化
 
设计的重要前提。
 
1.2 布料臂架结构、载荷及工况的参数化
 
布料臂架的有限元建模与分析过程中, 臂架结
 
构与物性参数的提取与定义是系统参数化建模的关
 
键。臂架结构参数主要包括各构件的几何特征( 长、
 
宽和高等) 和力素特征( 杆、梁、块和壳等) ; 物性参数
 
则主要有材料特性参数 ( 弹性模量 E、剪切模量 G
 
和泊松比 γ) 和机械性能参数( 强度极限 σ
 
b
 
和屈服
 
极限 σ
 
s
 
等) 。将上述参数统一规范化命名。集成所有
 
结构件的参数化模块, 构成产品结构的参数化设计
 
文件。参数模块的任何参数值的改变, 都会引起有关
 
结构件的有限元模型的改变, 即引起整个结构的改
 
变。
 
在布料臂架的研发中, 需要分析不同载荷组合
 
对臂架性能的影响, 这就要求模型可以实现参数化
 
加载。本文通过条件和循环语句对臂架进行参数化
 
加载, 同时将工况控制选项参数化, 使程序可按用户
 
需求自动求解相应工况下的臂架性能。

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