李亞平 朱勝 孟麗霞

摘要：本文通過測量、閱讀說明、咨詢廠家獲取某款家用水杯設(shè)計參數(shù)，利用Geomagic Studio逆向工程軟件進(jìn)行該水杯三維建模。然后將其導(dǎo)入Ansys workbench中，并對其物理參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、優(yōu)化網(wǎng)格化分、核對材料類型。最終通過有限元分析得出類似水杯的應(yīng)力、應(yīng)變、熱效應(yīng)變化云圖，提出合理化建議，提高產(chǎn)品可靠性;以分析結(jié)果對類似家用物品設(shè)計、改進(jìn)提供了一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：建模;ANSYS;可靠性

中圖分類號：TP391.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）11-0006-02

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量不斷提高。而隨著人們生活用品的類型越來越豐富的同時，也伴隨著高消耗率、高損耗率的上升;在很大程度上不符合當(dāng)前構(gòu)建節(jié)約型社會的發(fā)展潮流，也在很大程度上構(gòu)成各種資源、人力、物力和財力的浪費。本文主要利用大型逆向建模分析軟件Geomagic Studio對家用小水杯進(jìn)行三維建模，并對其物理參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、優(yōu)化網(wǎng)格化分、核對材料類型。進(jìn)行更加準(zhǔn)確的進(jìn)行參數(shù)加載和有限元分析。

1 選擇軟件，建立模型

通過測量掃描、閱讀說明、咨詢廠家獲取該款家用水杯設(shè)計參數(shù)，利用Geomagic Studio逆向工程軟件進(jìn)行該水杯三維建模及修補如圖1所示[1，2]。

2 應(yīng)用公共接口，將建立模型導(dǎo)入ANSYS

由于該水杯模型簡單。ANAYS分析量也不會太大，為使ANSYS分析的結(jié)果更加準(zhǔn)確，將該模型直接導(dǎo)入到ANSYS中進(jìn)行分析。將三維模型保存為PARASOLID 格式，導(dǎo)入到ANSYS Workbench中，并在ANSYS中顯示出實體模型如圖2所示[3]。

3 有限元（FEA）分析

3.1 設(shè)置單元屬性

在前處理設(shè)置單元特征。單元類型非常重要，直接關(guān)系到最好分析結(jié)果，本例在仔細(xì)分析后選用四面體網(wǎng)格、實常數(shù)和材料屬性根據(jù)結(jié)構(gòu)和力學(xué)分析選擇[4]。

3.2 模型網(wǎng)格化處理

網(wǎng)格劃分是FEA分析重要環(huán)節(jié)，將ANSYS Workbench幾何模型轉(zhuǎn)化為節(jié)點和設(shè)定單元的組合體。為了保證分析計算的精度，產(chǎn)品模型有些部分的網(wǎng)格細(xì)化。由此得到最終的有限元模型如圖3所示[5]。

3.3 施加載荷

針對水杯結(jié)構(gòu)特征等分析，本文選用面載荷對面進(jìn)行加載。選擇面載荷加載方式的關(guān)鍵是確定加載位置和接觸區(qū)域面積。該模型是建模后導(dǎo)入，通過ANSYS Workbench中的坐標(biāo)是可以直接確定具體加載位置，如圖4所示。

3.4 求解及后處理

利用ANSYS Workbench豐富的數(shù)圖表后處理功能，得到它的應(yīng)力云如圖5所示，變形云如圖6所示。

4 結(jié)論

通過本文從參數(shù)化建模到有限元分析的研究，得出結(jié)論：（1）自動化逆向工程建模軟件Geomagic Studio功能非常強大，使用及其方便，應(yīng)用選用的掃描儀通過掃描點點云生成零件的數(shù)字模型，并適當(dāng)修改滿足使用要求。（2）在FEA分析過程中，載荷施加要準(zhǔn)確，利用ANSYS Workbench特定的功能載荷可準(zhǔn)確確定位置，使得分析結(jié)果符合實際，具有推廣價值。

參考文獻(xiàn)

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