欢迎访问江苏力威剪折机床有限公司!咨询热线:18914388885 13776995180
全国咨询热线13776995180
江苏力威剪折机床有限公司

新闻动态

NEWS CENTER
基本假设和有限元模型
发布时间:2021-02-10 08:29浏览次数:
基本假设和有限元模型
 
在实际工作中,滑块及工作台的受力和约束是极其复杂的,在本文的计算中作了如下假设:
1. 基于分析计算时间和计算精度的考虑,对于折弯机的接触分析,没有将折弯机的机架考虑在内,仅仅将工作台的固定方式考虑成焊接固定,限制两个焊接面的全位移。
2. 对于滑块和工作台的接触,实际工况中有凸凹模存在,由于仅仅分析滑块和工作台接触时的位移和应力问题,而且一旦增加凸凹模型(凸凹模在长度与宽度或厚度的尺寸的比值将近几十倍,且模口尺寸相对于滑块和工作台的基本尺寸来说很小),有限元网格的数量将急剧增长,不利于计算的实现,从这些方面考虑,将凸凹模省略,仅仅看成是滑块和工作台的直接接触。
3. 在工作状况为偏载的情况下,刚性轴与滑块的左右两侧进行连接,保证滑块的左右变形一致,而在有限元分析中,没有将刚性轴考虑进去,仅仅是对与连接区域的部分节点进行自由度耦合,已近似达到刚性轴的作用效果。
4. 对于滑块和工作台的有限元模型进行简化,一般忽略掉对计算结果影响较小的细节,如小孔(装夹用)、倒角(工艺处理)等,考虑的因素也是为了使得计算的代价减少。
对于接触的模型见图 5.4,图中仅仅给出全长受载工况下的有限元模型图。选取工作台的工作平面为刚性平面,单元类型为 Targe170,选取滑块的底面为柔性体的接触面,单元类型为 Conta174。对于偏载工况和中间受载的有限元模型和全长受载工况的模型一样,不同之处在于接触面的长度上有些区别,全长受载的接触面是整个工作台和滑块的工作长度,而偏载和中间受载的接触面长度仅仅为全长的 60%,并且对于偏载受载的有限元模型,对于刚性轴连接区域进行节点的自由度耦合。

 
 

 
图 5.4 折弯机接触分析的有限元模型
 
5.3.2 分析结果
 
对于三种工况的计算结果比较见表 5.1(采用实体单元 Solid92),全长受载的位移变形见图 5.5,Von mises 应力见图 5.6;对于中间受载的位移变化见图 5.7, Von mises 应力见图 5.8;对于偏载的位移变化见图 5.9,Von mises 应力见图 5.10。
表 5.1 三种工况下折弯机接触分析结果比较
 
计算结果类别 最大位移(mm) 最大应力(MPa)
工作状态 全长受载 中间受载 偏载 全长受载 中间受载 偏载
静态分析结果 滑块 0.358 0.519 0.42 134 151 147
工作台 0.383 0.596 0.465 108 130 161
接触分析结果 滑块 0.172 0.78 0.937 97.7 147 212
工作台 0.096 0.412 0.601 96 128 156
刚度分析:从上述的表及云图来看,静态分析的结果和接触分析的结果虽然有一些差别,但基本上变形值的数量级是一样的。存在这结果差异的原因在于:在静态分析中,滑块的约束方式和加载方式进行了简化,将加载处变成了约束处,将滑块的底面变成了载荷面,并且在加载过程中,近似为对面的均布载荷,而实际情况下载荷的分布是很复杂的,通过接触分析接触面的节点反作用力来看,反作用力的分布肯定不是均匀分布的,力的分布按余弦曲线的分布, 所以在静态分析中的结果偏大的误差是可以理解的,并且其结果也是可以接受的。用静态分析的约束和载荷的近似作为优化是可以接受的。

 
 

 
图 5.5 全长受载的位移云图 图 5.6 全长受载的 Von mises 应力云图

 
 
 
 
图 5.7 中间受载的位移云图 图 5.8 中间受载的 Von mises 应力云图

 
 
 
 
图 5.9 偏载的位移云图 图 5.10 偏载的 Von mises 应力云图
 
应力分析:在第三章的滑块应力分析,曾经提到滑块的应力分析应采用通过对活塞作用处进行加载,对工作面进行固定来进行分析,分析得出的最大应力值为 151Mpa。通过接触分析,可以看到前面的应力分析假设是正确的,接触分析的结果在液压缸的加载处最大应力值 147Mpa 左右,其值与前面的结果相符合。在承受偏载以及中间载荷时,最大应力值的位置发生了变化,两种工况的

 
 
最大应力位置都在接触面上,应力值存在这一些超差,不过超差的幅度很小, 并且区域很小,在此可以忽略不用考虑。对于工作台的应力分析结果表明,工作台最大应力值在许用应力值的范围之内,因此工作台的强度符合强度条件, 该结论和第三章的静态分析结论一致。
小结:通过上述分析,得出接触分析的结果要比静态分析的结果更精确, 更能反映折弯机工作时的状况特性。但是考虑到静态结果的分析时间要远远少于接触分析的时间,而且其结果已经能很清楚的反映折弯机的工作性能特点(变形的趋势和最大应力位置),仅仅是值稍许偏大。

在线客服
联系电话
全国免费咨询热线 13776995180
  • · 专业的设计咨询
  • · 精准的解决方案
  • · 灵活的价格调整
  • · 1对1贴心服务
在线留言
回到顶部