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动力学机床组合结构有限元建模与运用软件开发

收藏本文 2024-03-13 点赞:7355 浏览:23940 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着技术的不断进展,机床的数字化设计已成为产品设计的重要组成部分,而结合面的力学特性建模是机床数字化建模和浅析中的难题。针对机床组合结构难以准确耦合建模的不足,文章提出一种耦合结合面特性的机床组合结构的建模策略,并运用HYPERMESH软件和ANSYS软件实现组合结构整体动力学模型的创建,在ANSYS软件中利用APDL语言和UIDL语言分别设计建模模块工具,实现结合单元的创建和参数矩阵的设定等工作,由单一横梁模型验证实验测试案例的可靠性,并通过三段式横梁栓接结构、复杂组合结构和铣床整机耦合结合面特性的模型来探讨机床的动静态特性,验证组合结构建模策略的有效性和设计建模工具的合理性。文章综合结合面力学特性,提出耦合结合面特性的机床组合结构建模策略,该策略采取有限元方式将结构离散化,并将结合区域划分为规则形状、数量足够多且均匀分布的网格单元和节点,同时确保接触面两侧的节点一一对应,两个结合面对应节点之间的距离远小于该组节点与结合面上其他节点之间的距离。在每对结合部节点之间用一组十二自由度的类似梁单元的空间弹簧阻尼单元来模拟结合面微凸体之间的属性,单元的参数矩阵由结合面力学特性决定。各个空间单元的联系通过结合单元处的公共节点平衡方程耦合。运用HYPERMESH软件和ANSYS软件实现组合结构等效动力学模型的创建,并基于ANSYS软件的APDL语言和UIDL语言设计开发结合面建模模块工具,实现组合结构有限元文件的读取、结合面单元的创建、内部参数矩阵的交互写作以及结构的约束和载荷设置等操作。利用开发的建模工具对单一横梁、三段式横梁栓接结构、复杂组合结构和铣床整机进行有限元建模和动静态特性浅析探讨,设计实验测试设备和案例,测试实际机床结构的属性,并通过仿真浅析与测试得到的固有频率和振型结果进行比较浅析。探讨表明该建模策略和设计模块能有效的实现组合结构有限元建模和浅析。文章最后探讨了组合结构结合面建模的影响因素,并探讨了影响因素参数变化的规律。关键词:数字化设计论文动力学模型论文有限元论文动静态特性浅析论文结合面论文

    摘要4-5

    Abstract5-8

    第1章 绪论8-14

    1.1 课题的探讨背景和探讨作用8-9

    1.1.1 课题的探讨背景8

    1.1.2 课题的探讨作用8-9

    1.2 国内外的探讨近况和有着的不足9-12

    1.2.1 国内外探讨近况9-12

    1.2.2 目前有着的主要不足12

    1.3 课题来源与主要探讨内容12-14

    1.3.1 课题来源12

    1.3.2 主要探讨内容12-14

    第2章 耦合结合面特性的机床组合结构建模策略14-23

    2.1 普通机械结构的结合面特性14-15

    2.2 机械结构结合面的建模策略15-22

    2.3 本章小结22-23

    第3章 组合结构结合面建模工具的开发23-35

    3.1 基于有限元的组合结构结合面建模23-27

    3.1.1 基于 HYPERMESH 软件划分网格23-25

    3.1.2 基于 ANSYS 软件的组合结构建模实现25-27

    3.2 基于 ANSYS 软件的二次开发27-34

    3.2.1 ANSYS 软件二次开发介绍27

    3.2.2 ANSYS 软件二次开发流程图27-29

    3.2.3 ANSYS 二次开发模块29-34

    3.3 本章小结34-35

    第4章 结构建模及有限元建模模块的实际运用35-54

    4.1 结构件的建模和仿真浅析验证35-39

    4.1.1 横梁结构的实验测试35-37

    4.1.2 横梁的测试和有限元仿真浅析比较37-39

    4.2 三段式横梁结构的测试和仿真建模探讨39-46

    4.2.1 三段式横梁结构的测试39-40

    4.2.2 三段式横梁测试探讨和仿真浅析的比较40-46

    4.3 复杂组合结构的有限元建模及实验验证46-49

    4.3.1 组合结构的有限元建模46-47

    4.3.2 组合结构测试与仿真浅析的比较47-49

    4.4 机床整机的有限元建模和测试探讨49-53

    4.4.1 铣床整体的有限元建模49-50

    4.4.2 铣床整体的测试及仿真探讨50-53

    4.5 本章小结53-54

    第5章 组合结构结合面有限元建模影响因素的探讨54-63

    5.1 有限元单元类型的影响54-55

    5.2 有限元网格的影响55-60

    5.2.1 结构有限元网格单元的影响55-57

    5.2.2 结合区域有限元网格密度的影响57-58

    5.2.3 结合区域有限元网格分布的影响58-60

    5.3 刚度和阻尼的影响60-62

    5.3.1 结合区域有限元刚度的影响60-61

    5.3.2 结合区域有限元阻尼的影响61-62

    5.4 本章小结62-63

    结论63-64

    参考文献64-69

    附录69-72

    攻读硕士学位期间所发表的学术论文72-73

    致谢73-74

    北京工业大学学历教育授予硕士学位登记表74

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