ANSYS在工程机械CAE中的应用.ppt

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1、ANSYS在工程机械CAE中的应用为何要选用剖析仿真软件在工程机械领域CAE技术已获得广泛而成功的应用，作为最各个方面、最管用也是全世界用户数量最多的ANSYS软件在卡特皮勒（Caterpillar）、JCB、VOLVO、小松（Komatsu）、BOBCAT、勒图尔勒（Letourneau）、上海港机、振华港机和华南船机等国里外知名的工程机械厂的预设和制作中已获得广泛应用。卡特皮勒企业作为ANSYS的各个方面合作火伴，其最新研讨成果单铸钢臂前端装载992G型装载机，在预设阶段就应用ANSYS软件作为其最关紧的剖析评估手眼，它比传统的双臂结构轻30而强度未变。ANSYS与机械工程工业ANSYS与

2、国里外闻名工程机械厂商的合作ANSYS的研讨和研发一直是面向公司的，在工程机械领域领有很多的用户，它们经过与ANSYS的合作，在新产品研发、老产品改造、加工工艺预设和优化方面获得了好处，经过ANSYS的虚拟样机仿真剖析，公司缩减了新产品的研发周期、增长了产品的品质水准、减低了产品的原材耗费、完备了制作工艺技术等。ANSYS在装载机预设制作行业也有结果熟的应用。下边挑选几个有代表性的例子来简单绍介一下子ANSYS在一点闻名的工程机械厂家的应用。卡特皮勒(Caterpillar)是一家闻名的工程机械设施供应商也是天底下最闻名的装载机供应商，该企业自1996年七月购买了ANSYS后，利用ANSYS做

3、了数量多的剖析，并蝉联几年来追加购买ANSYS软件，与ANSYS企业在其产品预设上大力合作。新一代的Caterpillar992G型、994系列装载机预设中都数量多应用了ANSYS施行剖析仿真，使这些个产品在结构方式的合理性和先进性、节省实物板型尝试花销、材料代替、整机重量减缓、安全性增强及缩减产品研发周期方面都获得绩效，到现在为止正在研发的更大的996型装载机也利用了ANSYS。卡特皮勒的工程师安东.巴德威(Arden Baldwin)在回想几年来运用ANSYS的感觉时说：“这是一种好梦成真。当把它交付会办事的工程师，它是一个令人惊讶的使人害怕的预设工具。”（This is sort of

4、a dream come true.When put in the hands of a capable engineer，this is a terrific design tool.）。JCB是一家英国企业，它是天底下闻名的推土机和物料运输机械供应商，ANSYS在JCB的结构预设中一直施展关紧效用。预设担任职务的人把概念预设阶段对各种结构方式的想法树立到ANSYS中，而后对它门施行迅速的求解剖析，经过ANSYS直接清楚的后处置功能就能很随便对各种不一样的预设想法所计算的最后结果施行比较和挑选，继续往前获得在经济性、安全性、舒服安逸性和工艺性方面最合宜的一种预设。这种预设过程存在广泛应用在J

5、CB产品的底盘、车架、臂架（动臂）、旋转系统和连接轴等结构和器件的预设中。JCB负责新产品预设的高级应用工程师Rod Latham在谈到ANSYS时讲道：“运用了ANSYS后，我们能够作出迅速和管用的剖析，使JCB对那一些能使我们的机器不断完备的新预设理念作出迅速反响。”（Thanks to the use of ANSYS，we are able to perform analysis quickly and cost-effectively.JCB，as always，can respond quickly to any new design philosophy which assure

6、s that the functionality of our machines is continuously enhanced.）。上海港机股份有限企业（SPMC，）是中国家大计最大的口岸机械供应商，其出产的各品类型的大型口岸散货和集装箱装卸机械处处世界各大口岸，自80时代以来CAE仿真剖析一直在该企业的出产预设中施展关紧效用，经过CAE剖析保障其结构预设的靠得住性、经济性。进入了90时代后期，随着口岸机械朝着超大型和结构功能高复杂性方向进展以及企业定位面向世界的进展战略，面临复杂产品技术预设要求和欧、美购买商对预设剖析保障的严明要求，该企业原有的CAE软件已经没有办法满意要求，SPMC于

7、1998年购买了ANSYS软件。ANSYS软件在SPMC产品的四连杆臂架系统、门架、人字架、集装箱吊车椽子、门的框架、操纵室、机器房等结构预设中广泛应用。该企业预设的产品多次荣获国度级科技奖，其为三峡大坝浇筑尤其预设的天底下第1台MQ2000型高架门机和青岛港1600斗轮泡沸石卸船机更是世界最先创造，值当一提的是，据该企业的CAE部主任商伟军绍介MQ2000型高架门机的专利技术-门架顶升迅速接头因经过ANSYS剖析而省去实模实验一项当初就为该企业省掉130万我国法定货币并节省了两周的研发时间。SPMC在其网站的专有技术方面临ANSYS软件在该企业的应用中作了如下所述四个方面的总结概括：ANSY

8、S到现在为止在我厂的以下四个领域获得广泛应用。a.产品预设和研究制造，如外高桥桥吊、2000型轻型桥吊、BIW系列门机、烟台桥吊，等等产品的预设和研发都是利用ANSYS来对其施行剖析的。b.制作工艺，如桥吊前椽子预拱度确实认，总装过程中，几台门机的协作工艺等。c.运出去加固，如BIW门机的运出去加固方案、缅甸门机和越南桥吊的运出去加固方案剖析等。d.维改正造，如老门机和桥吊的维修及改造方案，承载有经验评估等。ANSYS能为工程机械产品研发和研究制造供给强硬帮忙ANSYS是一个综合的剖析系统，着力于全方位地解决公司产品预设、研究制造和改进中碰到的问题，在工程机械领域领有广泛的拥护群，也积累了众多

9、的成功应用经验，下边就具体绍介一下子ANSYS软件在玉柴工程机械的产品预设和制作过程中所能施展的效用。合宜的CAE软件或CAE解决方案应当满意下面所开列的要求：剖析最后结果正确，结算的最后结果应当真正对预设开发起到真正的效用；具备优化功能；便捷易用，CAE软件务必工程化；与现存CAD软件之间的无缝连署。到现在为止，工程机械出产商运用了多种三维CAD预设软件，ANSYS有与全部流行CAD软件的双向接口，这么CAE软件和CAD软件之间成功实现绝对无缝的连署。并且可以将CAE剖析的最后结果传交给CAD软件，这么使优化最后结果直接萌生为CAD板型，对公司开发来讲十分便捷。工程机械结构及其零器件的结构静

10、力学剖析工程机械在整个儿作业循环过程中遭受的负荷涵盖结构本身的自重，物料的重量，运行的拖曳、制动和掉转惯性力。经过ANSYS的静力剖析可以让预设担任职务的人对所预设的结构在每种工况所确认的负荷的效用下其结构的强度、刚度及弯曲牢稳性事情状况有一个各个方面而正确的理解。依据计算所获得的结构上到处位移和应力的散布最后结果接合相应的预设标准或规范，判断所预设的结构靠得住性和经济性，在此基础向上行改进或优化预设，因此防止某些结构或零器件因为过大的应力或压曲失稳而毁坏、并扼制机械结构群体及其零器件的刚性性能。额外，对于那一些所受应力较小、结构材料利用不充分的地区范围可以接合加工和制作工艺的实际事情状况施行

11、材料板厚减薄、剖面尺寸减小等，因此达到预设阶段的成本减低扼制。整个儿机械是由多个器件经过螺钉、铰、齿轮等装配而成，部分地区范围的正确剖析就不可以疏忽各器件间的接触关系，ANSYS因为有坚强雄厚而容易成功实现的半自动面面接触和点面接触这种复杂的非线性剖析功能，以及螺钉、连杆、绳索等专用单元，故而可对由螺钉、紧固、绑缚或销子等形式连署起来的群体结构施行正确的剖析，因此获得靠得住论断，这是ANSYS软件的一个独有特别的功能。工程机械结构及其零器件的动力学剖析工程机械结构在办公过程中承担一定的动态激发鼓励负荷。可以认为合适而使用ANSYS的瞬态(时程)剖析来定量地确认机械结构能否承担这些个负荷、承载生

12、存的年限是若干等。同时，ANSYS的谐波响应剖析、单点和多点响应谱剖析、随机振荡剖析等动态剖析功能可以以十分简单方便的形式来计算出机械系统各器件在上面所说的激发鼓励负荷效用下的响应问题。对开凿和装载机械设施而言，驾驶员室在办公过程中的振荡频率和幅值都应扼制在一定的范围内，免得影响驾驶员的办公速率，经过ANSYS的动力学剖析就能够求得驾驶员室在办公过程中的频率和幅值响应，继续往前来判断驾驶员室结构动态预设的合理性。工程机械总体结构及其零器件的疲乏剖析和优化预设 开凿设施在掘料、变幅、掉转、运行、卸料的典型办公循环过程中，象动臂、连杆及支架等主要构件遭受交替变动的应力的效用容易萌生疲乏，额外工程机

13、械在制作过程中结构构件数量多的运用焊缝，而焊缝往往是扩大裂纹的源流，ANSYS的高级疲乏剖析手续能够美好地解决母材和焊缝的疲乏生存的年限预先推测。疲乏计算的应力数值是基于静力计算的数值，把静力计算的数值按比例迭加到应力-时程中，继续往前用来施行疲乏计算。额外，对于焊缝疲乏剖析，ANSYS/FE-SAFE内固化有BS7608英国结构疲乏预设规范，可以管用地对焊缝的疲乏施行计算。ANSYS的结构优化涵盖参变量优化、式样优化和锐敏度优化，当预设师指定一个预设的目的，那末经过ANSYS的优化剖析预设师就能晓得经过啥子办法对结构施行变化能力达到预先规定的目的，并且给出各种改正办法的锐敏性。在紧张的市场竞

14、争中，品质和成本是生气的关键，而ANSYS在这两个方面可以助您一臂之力。ANSYS的DesignXplorerVT可以同时思索问题多个参变量的影响，况且经过一次求解获得整个儿参变量优化空间内的全部最后结果。工程机械的机构运动剖析经久性、平稳性和驾驶牢稳性、振荡舒服安逸性是关系到整个儿机械系统的关紧性能，应用ANSYS/Virtual.LabMOTION软件可以充分摹拟系统的运动学和动力学规律，获得系统受外力、捻捻转儿力和非线性磨擦力效用下的运动规律和速度、加速度、飞脱、弹跳等最后结果。Virtual.Lab MOTION的坚强雄厚的求解器可以毫不费劲地处置各种高级担任的工作，如关键系统的高精密度建模、处置柔性器件及其振荡、大加速度高频系统、为其它剖析供给负荷。需求时，有限元求解器可以直接在后台运行，例如可以把柔体剖析引入刚性系统，因此更逼真地仔细查看发生的运动。当下游剖析需求负荷输合乎时尚，如疲乏生存的年限预先推测，动态反效用力气可以迅即无缝地加载到板型上。