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        淺談?dòng)邢拊ㄔ跈C(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

        2017-10-17 14:54:19徐其偉郭少華
        山東工業(yè)技術(shù) 2017年20期
        關(guān)鍵詞:有限元法機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用

        徐其偉 郭少華

        摘 要:隨著科技的發(fā)展,不管是科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域,還是在設(shè)計(jì)領(lǐng)域,有限元法都得以廣泛的應(yīng)用。在很多科學(xué)領(lǐng)域遇到的問題,有限元法都能對(duì)其進(jìn)行有效的解決。特別是近年來在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。文章對(duì)有限元法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

        關(guān)鍵詞:有限元法;機(jī)械設(shè)計(jì);應(yīng)用

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.027

        0 前言

        隨著計(jì)算機(jī)水平的不斷提高,計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用,有限元法在這個(gè)過程中,也得到了快速的發(fā)展。有限元軟件,在功能上也在不斷的完善。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研制過程中,有限元法的優(yōu)越性越來越突出,已經(jīng)成為目前的機(jī)械設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的工具之一。

        1 有限元法

        人們?cè)趯?duì)固體力學(xué)進(jìn)行研究的過程中,有限元法被提出。美國人在七八十年之前,就在矩陣這方面有很多的研究和分析,接著又研制出了鋼架位移法,并把這種理論進(jìn)行了推廣,在彈性力學(xué)方面的分析過程中,也應(yīng)用了這種理論,具體來說,就是把這種連續(xù)的整體進(jìn)行劃分,分成很多的三角形和矩形,再將這些三角形和矩形中的函數(shù),用近似的方式表現(xiàn)出來。伴隨著科技的發(fā)展和技術(shù)水平的提高,有限元法也逐漸的發(fā)展起來,并在產(chǎn)品研制和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中加以廣泛的應(yīng)用,應(yīng)用效果十分明顯[1]。有限元法也逐漸的開始出現(xiàn)在人們的視野當(dāng)中,越來越被人們所重視和喜愛。近年來,被廣泛的應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中。

        2 有限元法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

        在我國,傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)都是依靠以往經(jīng)驗(yàn)來完成,在根據(jù)一些現(xiàn)有的資料進(jìn)行新產(chǎn)品的研制和開發(fā)。同時(shí),在根據(jù)以往的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)出的成品進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。但是,傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法通常都會(huì)浪費(fèi)掉很多的時(shí)間,并且,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品,不僅機(jī)械性能特別差,機(jī)械生產(chǎn)的工作效率也相對(duì)比較低,同時(shí),在生產(chǎn)的過程中也浪費(fèi)了大量的成本。通過對(duì)這些問題進(jìn)行分析和研究,發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樵O(shè)計(jì)方法的落后而引起的的問題,設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中,沒有太多的設(shè)計(jì)選擇性,對(duì)于設(shè)計(jì)工具的選擇上,有是比較盲目的,設(shè)計(jì)人員即使最后選定了時(shí)間方案,也沒有相應(yīng)的衡量標(biāo)準(zhǔn)衡量機(jī)械生產(chǎn)效果。

        近年來,我國也漸漸開始應(yīng)用有限元法進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。有限元法的應(yīng)用,很大程度上減少了在設(shè)計(jì)的過程中,對(duì)于企業(yè)人力、物力、以及資金上的消耗,對(duì)于機(jī)械生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)零件也做出了相應(yīng)的改進(jìn)和優(yōu)化,對(duì)于生產(chǎn)材料的的消耗降低了,也就能節(jié)約了很多的生產(chǎn)成本,提高了生產(chǎn)成品的使用性能,同時(shí),也提高了生產(chǎn)工作人員以及機(jī)械的生產(chǎn)效率。目前,在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域,有限元法是一種最有效的方式,也是最普遍的設(shè)計(jì)方式,有限元法的應(yīng)用,節(jié)約了很多的生產(chǎn)時(shí)間以及設(shè)計(jì)時(shí)間,在生產(chǎn)制作過程中成本也相應(yīng)的降低了。因此,在我國的機(jī)械設(shè)計(jì)過程中,有限元法開始被廣泛的應(yīng)用,同時(shí),也受到了很多機(jī)械制造行業(yè)的歡迎和熱捧,越來越受到機(jī)械設(shè)計(jì)人員的喜愛和青睞[2]。

        3 有限元法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用過程

        3.1 機(jī)械模式的簡(jiǎn)化

        機(jī)械模型的簡(jiǎn)化過程,簡(jiǎn)單來說就是對(duì)新產(chǎn)品中那些不是很重要的或者不會(huì)影響機(jī)械運(yùn)行的部分進(jìn)行簡(jiǎn)化和去除,例如,機(jī)械中的圓角部分,因?yàn)?,這些無關(guān)緊要部件的存在和保留,在一定程度上來說,會(huì)對(duì)機(jī)械的單元格質(zhì)量造成很大的影響,特別是在提高了運(yùn)算量之后,就更難保證機(jī)械的計(jì)算成果。

        3.2 單元格的劃分工作

        對(duì)于單元格的劃分工作,簡(jiǎn)單來說,就是要把機(jī)械的整體進(jìn)行劃分,這樣的工作過程,更加有利于工作人員在設(shè)計(jì)的過程中,能快速從雜亂的數(shù)據(jù)當(dāng)中,找到模擬分析的規(guī)律,在對(duì)單元格進(jìn)行劃分的時(shí)候,一定要根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分,不同的機(jī)械模型對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)也是不同的[3]。

        3.3 對(duì)機(jī)械幾何特征進(jìn)行定義

        在對(duì)機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中,一定要根據(jù)機(jī)械的幾何特征,對(duì)相應(yīng)的模型進(jìn)行制作,因此,對(duì)于幾何特征的定義十分重要,例如,機(jī)械模型個(gè)別零件的變力、厚度、應(yīng)力等情況的分析和研究,對(duì)不一樣的機(jī)械類型,也會(huì)有不一樣的要求,機(jī)械設(shè)計(jì)人員在工作的工程中,一定要根據(jù)機(jī)械的不同類型進(jìn)行分析和研究,同時(shí),在設(shè)計(jì)的過程中,一定要重視設(shè)計(jì)材料的特征,對(duì)于在設(shè)計(jì)的過程中起到關(guān)鍵作用的設(shè)計(jì)材料進(jìn)行研究和分析,要了解設(shè)計(jì)材料的具體參數(shù)信息。對(duì)于非線性變化材料,需要把它的應(yīng)力變化數(shù)值導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和研究。最后,通過計(jì)算的工作部分,對(duì)不同的模型給予相對(duì)應(yīng)的參數(shù)信息。

        3.4 定義好單元類型和作業(yè)

        對(duì)于那些定義好之后的機(jī)械模型,在具體的作業(yè)當(dāng)中,也要進(jìn)行相應(yīng)的的處理工作。對(duì)于那些相對(duì)比較復(fù)雜的機(jī)械模型類型,需要運(yùn)用到初始載荷的定義內(nèi)容,最后,還要對(duì)具體的設(shè)計(jì)結(jié)果以及操作類型進(jìn)行研究,在這個(gè)過程中,要善于利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行不同單元類型的定義工作。

        4 總結(jié)

        隨著時(shí)代的發(fā)展以及科技水平的進(jìn)步,有限元法在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中,被廣泛的應(yīng)用,并取得了很好的效果,不管是機(jī)械的工作效率,還是機(jī)械的生產(chǎn)質(zhì)量,都有很大程度的提高。為我國社會(huì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步提供了很好的保障。

        參考文獻(xiàn):

        [1]曹文娟.有限元法及模擬軟件DEFORM在機(jī)械方面中的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)В?014(29):212-213.

        [2]李芬玲.有限元法及其在現(xiàn)代機(jī)械工程中的應(yīng)用[J].四川水泥,

        2016(05):114.

        [3]仲叢華.有限元法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科學(xué)中國人,2015(24)

        :58.endprint

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