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MeshFree|悬臂吊仿真分析

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悬臂吊属于工业部件,是属于轻型工作强度起重机,由立柱,回转臂回转驱动装置及电动葫芦组成,具有自重轻,跨度大,起重量大,经济耐用。

     悬臂吊起重机工作强度为轻型,起重机由立柱,回转臂回转驱动装置及电动葫芦组成,立柱下端通过地脚螺栓固定在混凝土基础上,由摆线针轮减速装置来驱动悬臂回转,电动葫芦在悬臂工字钢上作左右直线运行,并起吊重物。起重机旋臂为空心型钢结构,自重轻,跨度大,起重量大,经济耐用。内置式行走机构,采用带滚动轴承的特种工程塑料走轮,摩擦力小,行走轻快;结构尺寸小,特别有利于提高吊钩行程。

本文基于midas MeshFree分析进行安全性评估

模型概况-几何处理

几何通过在soildworks里建立,导入MeshFree程序里,在导入过程中做了以下处理。

①装配体模型中存在很多小的部件,这些小的部件对于整体的计算结果几乎没有影响,但是这些部件的存在会影响计算速度,因此将这些小部件删除,以获得最佳的计算效率。

②由于建模过程不当,或者数据导入导出的过程中出现兼容性问题,使得最后的模型存在干涉,对于这部分应该检查出来,避免产生不必要的接触识别问题和结果失真。

材料定义-边界-荷载此处省略

结果查看– 变形

结果查看– 结果应力

*每种颜色后的数值代表着结构件相对应颜色 区域内的应力

  由于应力结果受网格密度的影响较大,因此如果希望获得准确的应力结果,策略是先进行初步分析,以获得应力敏感位置,然后对敏感位置进行进一步的加密处理。
网格无关性测试

   MeshFree是基于结构化网格,通过隐式边界法来实现使用者无需网格划分(程序内部自动网格化),结构化网格又称背景网格,通过模型我们对背景网格做了不同密度的测试。

     该悬臂吊模型部件数量较多,且形状各异,不适合手动控制网格尺寸,最适合的方法是通过控制计算内存来控制网格密度。具体的网格尺寸由程序根据分配的内存来确定,因此不需要过多的人为干预。

     针对计算工况1进行网格无关性测试,测试方法是将计算内存由5G开始,每次增加5GB左右,计算每一种内存下的结果。

    通过后处理能量误差分析来做精度初步判断(对初学者很有帮助)
   程序会自动计算出一个误差值,以帮助调整网格疏密度
能量误差分析中各个数据的意义(可点击)
运用能量误差进行结果评判和分析的改进(可点击)

应变能:弹性体在外力作用下会发生变形,此时弹性体内将积蓄能量,积蓄的能量在数值上等于外力所做的功,即为应变能。

由于有限元分析将无限的几何体离散为有限的离散结构,因此会存在误差。

    对于归一化总误差,MeshFree提供一个阈值,为10%。当归一化总误差小于10%时,表示当前结构化网格处于合理范围;当归一化总误差大于10%时,建议调整背景网格的密度。

结论
①利用midas MeshFree进行结构有限元分析,能够快速得到结果,且能够得到完全可视化的云图结果,方便全面评估结构的安全性。
②利用MeshFree计算结果和结构求解器在变形上相对误差在3%以内,满足工程需求。
③通过修改MeshFree背景网格的密度,可以使得结果更加精确。
④对于应力分析,由于应力结果受网格密度的影响很大,因此对于应力分析,通常先获取总体应力水平,评估应力敏感区域,再进一步进行细化分析。
作者:武建华

来源:midas机械事业部
动网格几何处理MeshFree材料控制螺栓
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首次发布时间:2023-03-22
最近编辑:1年前
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