趙建榮

（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一○研究所，湖北宜昌 443003）

基于ABAQUS技術(shù)的連接件分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)

趙建榮

（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一○研究所，湖北宜昌 443003）

運(yùn)用三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件Creo Parametric 2.0完成了連接件的三維造型，將其導(dǎo)入到ABAQUS軟件中，根據(jù)實(shí)際工況對(duì)其進(jìn)行了有限元仿真分析。結(jié)果表明強(qiáng)度、剛度存在問(wèn)題，根據(jù)薄弱環(huán)節(jié)對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，改良結(jié)果符合指標(biāo)要求。

ABAQUS；強(qiáng)度；剛度

0 引言

在火箭發(fā)射裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中，左框架、右框架的功能是支撐定向器和火箭彈。連接件為通過(guò)螺栓連接左、右框架的部件，其強(qiáng)度和剛度對(duì)發(fā)射裝置在發(fā)射狀態(tài)下的性能和功能起著相當(dāng)重要的作用[1]。

“眾人拾柴火焰高?！蓖跖d富說(shuō)：“推動(dòng)鹽湖資源開(kāi)發(fā)利用上升至國(guó)家戰(zhàn)略，僅靠鹽湖股份一己之力難以實(shí)現(xiàn)，需要凝聚政、產(chǎn)、學(xué)、研、用、媒、金各方智慧和力量?！丙}湖股份公司將以更加開(kāi)放的姿態(tài)、更加創(chuàng)新的形式，與各界同仁擁抱新時(shí)代，把握新要求，呼喚新未來(lái)，開(kāi)啟新征程！

優(yōu)質(zhì)旅游作為一種多模式、多投資主體、多文化主體的經(jīng)營(yíng)業(yè)態(tài)，對(duì)人才的配備具有三方面要求：一是能夠運(yùn)用高智能和現(xiàn)代化設(shè)備設(shè)施運(yùn)營(yíng)手段來(lái)經(jīng)營(yíng)管理酒店的人才；二是具有系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)和職業(yè)素養(yǎng)的專業(yè)人才；三是具有創(chuàng)新精神、創(chuàng)造能力、綜合性管理能力且懂得經(jīng)濟(jì)學(xué)、公關(guān)學(xué)等學(xué)科的復(fù)合型管理人才。

ABAQUS被廣泛地認(rèn)為是功能最強(qiáng)的有限元軟件之一，可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大、復(fù)雜的問(wèn)題和模擬高度非線性問(wèn)題[2]。ABAQUS軟件的有限元分析功能雖然強(qiáng)大，但它的實(shí)體造型功能相對(duì)薄弱，用它創(chuàng)建具有復(fù)雜特征的零件是相當(dāng)繁瑣和困難的。運(yùn)用Creo Parametric 2.0軟件來(lái)建立三維實(shí)體模型，將其導(dǎo)入到ABAQUS環(huán)境中進(jìn)行有限元仿真力學(xué)分析。

1 建模及簡(jiǎn)化

圖1 連接件結(jié)構(gòu)

應(yīng)用Creo Parametric 2.0軟件建立三維模型，根據(jù)分析的需要，去除小特征，對(duì)模型進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化處理，如圖1所示，將其另存為Parasolid(*. x_t*)格式，然后在ABAQUS環(huán)境下，點(diǎn)擊主菜單File→Import→Assembly，即可將模型導(dǎo)入。

2 ABAQUS分析計(jì)算

（2）定義接觸、邊界條件及載荷

（3）提交分析及后處理

師：同學(xué)們我們?cè)賮?lái)看，文章寫了花開(kāi)的四種形態(tài)來(lái)表現(xiàn)廣玉蘭旺盛的生命力，這四句話為我們展現(xiàn)了一幅幅生動(dòng)的畫面。聽(tīng)老師讀，你們好好體會(huì)畫面感，待會(huì)交流你的所見(jiàn)。

連接件由3個(gè)part組成，在實(shí)際情況下，3個(gè)零件是通過(guò)焊接方式連接在一起，在ABAQUS環(huán)境下，將各個(gè)部分通過(guò)Tie連接。將連接件的左端面固定，右端面施加一轉(zhuǎn)矩。由于轉(zhuǎn)矩是施加在一個(gè)參考點(diǎn)上，故需要在右端面的中心建立一個(gè)參考點(diǎn)，同時(shí)將其與右端面耦合在一起，如圖2所示，然后施加實(shí)際工況下的轉(zhuǎn)矩。

（1）創(chuàng)建材料屬性及劃分網(wǎng)格

Wolverine銷售和營(yíng)銷副總裁Suzanne Johnson表示： “我們看到許多使用不含PFC的服裝產(chǎn)品。消費(fèi)者現(xiàn)在正在尋找其他用于皮革防水劑的技術(shù)。將我們的高性能豬正絨面革與用于皮革的HeiQ DuPont ECO-LED無(wú)氟撥水劑相結(jié)合，為我們提供了滿足消費(fèi)者需求的途徑。我們渴望為我們的品牌合作伙伴提供具環(huán)保防水性能的皮革”。HeiQ北美Brandforce副總裁Colin Lantz補(bǔ)充道：“這種非PFC防水處理的創(chuàng)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了Wolverine以HeiQ標(biāo)誌性環(huán)保永續(xù)配方聞名的行業(yè)領(lǐng)先防水性能”。

圖2 參考點(diǎn)與右端面耦合圖

設(shè)定模型的網(wǎng)格大小為2 mm進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對(duì)模型的各個(gè)部分進(jìn)行分割后，采用二次六面體單元進(jìn)行掃掠網(wǎng)格劃分，具有較高的計(jì)算精度和效率，減小計(jì)算代價(jià)。最終劃分為C3D8R的六面體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，材料為Q235鋼，彈性模量為2.16×105MPa ， 泊 松 比 為 0.3， 密 度 為7.8×10-6kg/mm3。

根據(jù)云圖結(jié)果：中間梁的最大等效應(yīng)力為285.0 MPa，綜合最大變形量為4.234 mm，如圖3、圖4所示。Q235鋼的許用屈服強(qiáng)度為235 MPa，根據(jù)GJB1810-1993的射擊試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，沖點(diǎn)最大變形量不大于0.5 mm，故上述結(jié)構(gòu)不能滿足強(qiáng)度、剛度要求。

3 改進(jìn)設(shè)計(jì)

綜合觀察最大應(yīng)力和變形處，薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生在圍板處，因此需要對(duì)圍板進(jìn)行加固，在圍板的下部增加加強(qiáng)筋板，筋板尺寸為292 mm×20 mm× 5 mm，如圖5所示。

圖3 等效應(yīng)力云紋圖

圖4 綜合變形量云紋圖

圖5 連接件改進(jìn)結(jié)構(gòu)

對(duì)于改進(jìn)后的連接件重新建模，在約束和載荷都不改變的情況下，對(duì)其再進(jìn)行有限元分析，計(jì)算結(jié)果為：中間梁的最大等效應(yīng)力為167.6 MPa，綜合最大變形量為1.753 mm。由于Q235鋼的許用屈服強(qiáng)度為235 MPa，根據(jù)材料力學(xué)理論，在實(shí)際工況下，該部件處于彈性變形階段。故該結(jié)構(gòu)件能滿足強(qiáng)度、剛度要求。

4 結(jié)論

ABAQUS作為一種新型的設(shè)計(jì)手段，改變了以往“畫、加、打”的傳統(tǒng)軍工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法，降低了試制產(chǎn)品的成本。根據(jù)連接件的最大應(yīng)力云圖和變形云圖，為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。根據(jù)GJB1810-1993的射擊試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)后的連接件的試驗(yàn)結(jié)果充分說(shuō)明強(qiáng)度和剛度符合試驗(yàn)指標(biāo)要求。

［1］李軍，馬大為，曹聽(tīng)榮，等.火箭發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008.

［2］趙騰倫.ABAQUS6.6在機(jī)械工程中的應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2007.

Analysis and Improved Design of Linked Assembly Based on ABAQUS Technology

ZHAO Jian-rong
（710 Research&Development Institute，Yichang 443003，China）

Three dimension design of linked assembly is built by 3D mechanic design software Creo Parametric 2.0，and imported to ABAQUS software，the finite-element emulation analysis is processed by actual working instance.the problem is occurred by the result of the intensity and rigidity，the assembly is improved by unsubstantial aspect，the result of improved assembly is up to the mustard.

ANSYS Workbench；intensity；rigidity

TP391.7

A

1009－9492(2014)08－0082－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.08.024

趙建榮，男，1981年生，陜西西安人，碩士，工程師。研究領(lǐng)域：發(fā)射裝置設(shè)計(jì)。

(編輯：向 飛)

2014－02－15