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方槽式振动抛光机

 

1 建模 
  为了保证槽体的整体性,使不同的单元可以很好的连接,本文主要运用了自底而上,节点生成的单元直接建模法。根据槽式振动抛光机的结构特点,建立一半的模型在通过镜像(Reflect),这样就可以给分析带来方便,进而减少了工作量。在此过程中值得注意的是先镜像节点再镜像单元,而节点和单元的增量也要注意是相同的。本槽体的长为1950 mm,高为980 mm,宽为830 mm。槽式振动抛光机的模型如图1。 
  2 单元的选择 
  2.1 壳单元的选择 
  壳单元是结构分析中最常用的单元类型之一。当构件的两个方向上的尺寸远大于另外一个方向的尺寸时,可以将这种三维构件理想化为二维单元以提高计算效率。 
  采用壳单元的基本原则是每块面板的表面尺寸不低于其厚度的十倍。淬圆柱面,r/t>10,是使用薄壳理论的常用准则(r为圆环的半径,t为圆环的厚度)[1]。 
  根据各种壳体单元的性质,在槽式振动抛光机的建模过程中采用了薄壳单元shell63单元。 
  2.2 点质量单元的选取 
  mass21点质量单元,mass21是一个具有六个自由度的点元素,每个方向可以具有不同的质量和转动惯量[2]。本文采用mass21点质量单元来代替振动电机的附加质量。 
  2.3 弹簧-阻尼单元的选取 
  在有限元软件ANSYS中,弹簧-阻尼单元combine 14单元具有1维~3维应用中的轴向或扭转的性能。扭转的弹簧-阻尼器选项是一个纯扭转单元。它的每个节点具有3个自由度的:沿坐标系x、y、z的旋转,此时不能考虑弯曲或轴向力。轴向的弹簧-阻尼器选项是一维的拉伸或压缩单元,它的每个节点具有3个自由度:沿坐标系x,y,z的轴向移动,此时不能考虑扭转或弯曲。橡胶弹簧可以用轴向弹簧-阻尼单元来模拟。根据弹簧-阻尼单元的特性及弹簧-阻尼单元没有质量,所以在本文中选择combine 14单元。 
  3 材料特性的确定 
  在ANSYS中计算振动槽体的静力及动力问题,需要先设置好材料的属性和实常数根据设计资料,该槽式振动抛光机的材料属性如表1所示。 
  下面列出了槽式振动抛光机各个单元的实常数:(1)槽体(shell 63板厚20 mm)(2)弹簧-阻尼单元(combine 14纵向刚度2×103 N/mm)(3)侧面振动电机(两个mass21重量168 kg)(4)底部振动电机(两个mass21重量100 kg)(5)磨料(mass21重量800kg) 
  4 槽式振动抛光机有限元模型 
  实体建模完毕,需要对实体划分网格生成有限元单元。ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的进行网格划分的功能。划分网格一般包括以下步骤:指定单元属性、网格大小、粗细控制、网格划分单元形状控制、指定划分对象的类型、选择待划分对象。 
  在进行ANSYS分析中,在模型的左右两端及方槽的底部各建立相应的单元类型。 
  然后需要对镜像结果进行NUMMRG操作,以合并重合的实体(特别是单元和节点)。Numbering Ctrls—Merge Items—分别对Node和Element进行合并操作,误差范围可以用默认值。如图2为单元建模方法得到的振动抛光机有限元模型。 

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