有限元法在铝合金薄壁零件振动模态及谐响应分析中的应用.docx
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1、有限元法在铝合金薄壁零件振动模态及谐响应分析中的应用 摘要:铝合金薄壁零件是现代航空航天事业中应用非常广泛的受力构件,比如整体框和壁板等。经过对这些零件进行探讨之后发觉,它们具有结构困难、刚度不高等特点,同时对于尺寸的精确性限定较为严格。在对铝合金薄壁零件进行加工的过程中,不仅对其形变问题较难限制,铣削振动问题的出现也不能忽视。本文对有限元法进行概述,在ANSYS软件的协助下,实现了对铝合金薄壁零件的振动模态和谐响应分析。 前言:在对铝合金薄壁零件进行加工的过程中,出现的较难解决的问题是形变问题,但是另外出现的铣削振动问题也是须要重点关注的。刀具在对零件进行铣削的过程中,会产生铣削振动,这会导
2、致零件的外征出现质量问题,同时也会对刀具和机床造成损害,影响它们的运用年限,其产生的噪音也会影响工作人员的工作状态和健康。为了解决这种状况,在某些时刻会实行削减机床铣削工作量的方法,这就造成了机床的闲置,没影响了工作效率。 1 有限元法概述 随着信息化进程的推动,计算机技术和算法实现了巨大的进步,对于一些较为困难的工程可以运用离散化的数值算法,并在计算机的协助下完成求解过程。数值求解的方法可以分为有限元法以及优先差分法。但是从应用角度来讲,有限元法的进步是和计算机同步的1。 有限元法的基本计算思想的原理工具为变分原理,利用其将处理对象转化为变分对象,之后把不间断的求解域通过离散的方式使之成为单
3、元有限性,并能根据肯定的逻辑关系联接在一起的整体。 有限元法的一般运用流程为:结构方面的离散化、构建形函数、确立平衡方程、求解节点位移,最终测算出单元内的应变与应力。在等参元引入之后,有限元法便可以利用极限思想无限靠近精确解,这也就是说单元的划分越具体,就会使得求解的数值更精确。但是求解数值实现精确须要花费较长的时间,因此须要在求解时间与其精确度上做好衡量工作2。 2.铝合金薄壁零件ANSYS振动模态分析 2.1.ANSYS软件简介 ANSYS软件在上世纪73年头被研发出来,在发展的过程中不断不远汲取先进的计算机算法和技术,到现在已经成为功能最强、应用最广的有限元分析软件。它可以进行多种类型的
4、有限元分析,一般分析的依次为构建有限元模型、添加载荷、阅读分析结果。 2.2.构建有限元模型 运用ANSYS软件可以快速进行有限元模型的构建,主要方式是:实体建模、干脆确认、导入其他已经创建模型3。 本文的探讨对象是铝合金薄壁零件,这种薄壁结构可以在此设定为高2cm,厚度为3mm,为了试验的进行的便利性以及去除因重复安置而产生的误差,试验过程须要在铝合金板上实现全部的薄壁结构的加工。 2.3.材料特性 零件材料为铝合金2025-T351,包含在A1Cu Mg系之中,可以通过热处理得到强化,在强度方面较为精彩,可以与钢材相媲美,但是其成分中铜的含量较高,因此简单受到腐蚀,假如在腐蚀较强的环境中,
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