【摘要】： 隨著現(xiàn)代力學(xué)、計算數(shù)學(xué)以及計算機(jī)技術(shù)在軟、硬件方面的發(fā)展,有限元分析無論是在理論還是在計算技術(shù)方面都已取得了巨大的進(jìn)步,很多通用有限元程序和專用程序都投入了實(shí)際應(yīng)用,本文主要圍繞有限元方法在處理復(fù)雜裝配體時的分析、解構(gòu)、流程以及高級處理手段進(jìn)行研究,并在文末提出了對機(jī)構(gòu)的改進(jìn)方案。 本文首先在結(jié)構(gòu)力學(xué)的基礎(chǔ)上,總結(jié)了有限元法求解結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題(包括特征值、模態(tài)響應(yīng)問題等)的基本原理,并對MSC.Patran/Nastran和ANSYS功能進(jìn)行了闡述,對比了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。 針對大型復(fù)雜機(jī)構(gòu)的有限元分析問題,本文提出了通用問題的分析流程,列舉了分解功能模塊的依據(jù)及分析處理的手段,并歸納了分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)時所用到的高級模塊多點(diǎn)約束(MPC)和超單元的具體使用。使用MSC.Patran/Nastran和ANSYS軟件進(jìn)行分析并對比結(jié)果,仿真出針梳機(jī)牽伸箱的固有模態(tài),仿真結(jié)果直觀地演示了箱體的振型和頻率變化情況,同時對比了兩套軟件的計算效率。 根據(jù)仿真分析的結(jié)果,本文提出了避免共振的改善措施:保持原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加厚箱壁提高總質(zhì)量;添加加強(qiáng)筋增加系統(tǒng)剛度。對改進(jìn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真模擬,對比了不同改進(jìn)方案的振型、頻率變化情況,驗(yàn)證了改善方案的可行性。并以經(jīng)濟(jì)性為標(biāo)準(zhǔn),衡量兩個方案優(yōu)劣。 本文提出的分析方法和處理手段將為復(fù)雜裝配機(jī)構(gòu)的分析和仿真探索一條行之有效的通用途徑,同時能夠豐富和拓展有限元技術(shù)在處理大型機(jī)構(gòu)仿真時的手段。
【圖文】：

單元（或稱為子結(jié)構(gòu)嵌套）：即允許一個子結(jié)構(gòu)中包含另一個甚至多個子結(jié)構(gòu)。也就是說，在生成超單元時，生成部分的其中一個單元可以是以前生成的超單元。多級超單元分析適用于所有的分析類型，如線性靜力分析、剛體靜力分析、正則模態(tài)分析、幾何和材料非線性分析、響應(yīng)譜分析、直接特征值、頻率響應(yīng)、瞬態(tài)響應(yīng)分析、模態(tài)特征值、頻率響應(yīng)、模態(tài)綜合分析（混合邊界方法和自由邊界方法）、設(shè)計靈敏度分析、穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)、線性、非線性傳熱分析等。模態(tài)綜合分析需要使用超單元時，可對每個受到激勵作用的超單元分別進(jìn)行分析，然后把各個結(jié)果綜合起來從而獲得整個結(jié)構(gòu)的完整動態(tài)特性[44]。超單元的剛度陣、質(zhì)量陣和載荷陣可以從經(jīng)驗(yàn)或計算推導(dǎo)而得出。結(jié)構(gòu)的高階模態(tài)先被截去，而后用靜力柔度或剛度數(shù)據(jù)恢復(fù)。該分析對大型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)顯得更有效(需動力學(xué)分析模塊)。在牽伸箱的分析中，各級寶塔鏈輪逐級構(gòu)成超單元，并與軸形成二級子結(jié)構(gòu)嵌套，并在此基礎(chǔ)上通過和固定在箱體上的搖柄機(jī)構(gòu)連接，從而和作為分析母件的箱體構(gòu)成多級超單元，具體組建流程如圖 3-7（a）（b）（c）所示

第一章 緒論求適當(dāng)定義的“泛函”的駐值的近似方法。另一方面，工程師經(jīng)常采用更直觀的方法，通過建立實(shí)際離散單元與連續(xù)區(qū)域的有限部分之間的模擬達(dá)到求解目的。最早在固體力學(xué)領(lǐng)域中，上世紀(jì)四十年代，McHenry、Hrenikoff和Newmark分別在著作中提及，用簡單彈性桿排列代替連續(xù)體的各個小部分，，能夠得到連續(xù)介質(zhì)問題的相當(dāng)好的解答。后來，在同一領(lǐng)域，Argyris及Turner等人提出了一種更直觀化的性質(zhì)替代法，即認(rèn)為連續(xù)體中的小塊或“單元”可用某種簡化的方式表述其性質(zhì)和特征[5]。1943 年R.Courant在求解扭轉(zhuǎn)問題時為了表征翹曲函數(shù)而將截面分成若干三角形區(qū)域，在各三角形區(qū)域設(shè)定一個線性的翹曲函數(shù)，這是對里茲法的推廣，實(shí)質(zhì)上就是有限單元法的基本思想。1960 年，美國的R.W.Clough教授在一篇題為“平面應(yīng)力分析的有限單元法”的論文中首次使用了有限單元法（the FiniteElement Method）一詞，此后這一名稱得到了廣泛承認(rèn)[3]。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH112;TP391.7

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 蔡勇;基于能量平衡原理的機(jī)床動態(tài)設(shè)計技術(shù)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2010年

2 吳昊;盾構(gòu)推進(jìn)對鄰近淺基礎(chǔ)影響及災(zāi)變控制研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2011年

3 劉曉剛;基于安全性的粗細(xì)聯(lián)輸送系統(tǒng)仿真與優(yōu)化[D];天津大學(xué);2012年

4 朱智偉;JWF9562型粗細(xì)聯(lián)輸送系統(tǒng)的設(shè)計及優(yōu)化[D];天津大學(xué);2012年

5 賀甲;射頻電子標(biāo)簽封裝機(jī)后機(jī)械手關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2010年

6 韓旭朋;20MN液壓支架試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)力學(xué)分析[D];太原理工大學(xué);2012年

7 勾淼;橋梁地震響應(yīng)分析中的樁—土—橋動力相互作用效應(yīng)[D];青島理工大學(xué);2011年

本文編號：2619520