應(yīng)用有限元法建立兩類機(jī)床有限元模型對其熱特性進(jìn)行分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(草稿版)-資料下載頁
2025-05-18 11:17本頁面
【導(dǎo)讀】研究的目的和意義????國內(nèi)外研究現(xiàn)狀???漸成為加工業(yè)的發(fā)展方向，并成為提高國際競爭能力的關(guān)鍵技術(shù)。的性能要求日益提高。其中，機(jī)床主軸系統(tǒng)的熱變形是影響機(jī)床加工精度的主要。領(lǐng)域的研究雖然取得較大進(jìn)展，但理論和工程應(yīng)用的廣度和深度還不夠?；谟邢拊獙C(jī)床主軸溫度進(jìn)行了詳細(xì)的分析，為CK1416數(shù)控機(jī)。床主軸的熱變形奠定了基礎(chǔ)。數(shù)，得出穩(wěn)態(tài)溫度場分布情況，成功實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主軸熱變形分析的目標(biāo)。提高國家的整體水平。分重要的因素之一。因此，減少機(jī)床的熱變形就成為提高機(jī)械加工精度的重要手段。中，在各種熱源的作用下，形成的溫度場，導(dǎo)致加工部位發(fā)生不同程度的熱變形，影響工件與刀具間的相對位移造成加工誤差。題,初步建立了溫度場與熱變形之間的定性關(guān)系。薩洛蒙發(fā)現(xiàn)，當(dāng)切削速度超過某一數(shù)值時，隨切削速度增?？刂葡到y(tǒng)及相關(guān)技術(shù)方面，均走在世界的前列。為數(shù)不多的主要高速數(shù)控機(jī)床的供應(yīng)者之一。與國外相比仍有較大差距。
【正文】 eplot 命令，指定的標(biāo)題 “ shaft analysis”將顯示 在 圖形窗口左下角。 5）從主菜單中選擇 Main Menu: Preference 命令，將打開 Preference of GUI Filtering（菜單過濾參數(shù)選擇）對話框，選中 Structural 復(fù)選框，單擊 “ OK”按鈕確定。 2． 定義單元類型 有限元模型由一些簡單形狀的單元組成，單元之間通過節(jié)點(diǎn)連接，并承受一定載荷。其中，單元是由一組節(jié)點(diǎn)自由度間相互作用的數(shù)值、矩陣描述（稱為剛度或系數(shù)矩陣）。節(jié)點(diǎn)是空間中的坐標(biāo)位置，具有一定自由度和存在相互物理作用。信息是通過單元之間的公共節(jié)點(diǎn)傳遞的 ； 自由度用于描述一個物理場的響應(yīng)特性 ； 有限元分析僅僅求解節(jié)點(diǎn)處的自由度值。在對機(jī)床主軸熱特性的分析中，計(jì)算溫度場時單元的自由度是溫度，而在計(jì)算熱變形時需要將熱分析單元轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)分析單元，其自由度為位移 ]20[ 。 機(jī)床主軸熱特性分析中，既需要計(jì)算溫度場，又需要計(jì)算熱變形，選擇的單元必須滿足下列條件： ； 、對流能力。確定選擇 SOLID70單元和面接觸對 CONTA174與 TARGE170。 SOLID70 是一個有 8節(jié)點(diǎn)的三維熱實(shí)體單元，當(dāng)進(jìn)行熱變形計(jì)算分析時，該單元被一個等效的結(jié)構(gòu)單元 SOLID45 單元代替，但節(jié)點(diǎn)的分布并沒有改變。其單元節(jié)點(diǎn)分布如圖 45所示。接觸對 CONTA174與 TARGE170是描述面 面接觸的三維 8節(jié)點(diǎn)單元，其具有熱和結(jié)構(gòu)的特性，在計(jì)算溫度場和熱變形時，分 別打開溫度自由度和位移自由度選項(xiàng)。 圖 45 SOLID70和 SOLID45的節(jié)點(diǎn)分布 為了避免網(wǎng)格錯誤較多， 且模型結(jié)構(gòu)簡單，在 本文中最終采 用 自由 網(wǎng)格劃分的形式 。 設(shè)置步驟： 從主菜單中選擇 Main Menu :Preprocessor→ Element Type→Add/Edit/Delete 命令，將打開 Element Type（單元類型）對話框。如 圖 48示。 單擊 Add 按鈕，將打開 Library of Element Type （單元類型庫） ,如圖49 所示。 在對話框左邊的列表中選擇 Solid 選項(xiàng)，即選擇實(shí)體單元類型。在對話框右邊的列表中選擇 Brick 8node 45 選項(xiàng) 。 單擊 “ OK”選項(xiàng)，將添加 Brick 8node 45 單元，關(guān)閉單元類型庫 。 返回到單元類型對話框，單擊 “ Close”按鈕，關(guān)閉單元類型對話框，結(jié)束單元類型設(shè)置。 圖 46 【單元類型】對話框 圖 47 【單元選項(xiàng)設(shè)置】對話框 3． 定義材料屬性 材料屬性是與幾何模型無關(guān)的本質(zhì)屬性。根據(jù)不同的應(yīng)用，材料屬性可以是線性或非線性。 在本文中 ，溫度在 20℃～ 100℃ 范圍里變化 ]21[ ，材料屬性可以認(rèn)為是常數(shù)。在對機(jī)床主軸系統(tǒng)進(jìn)行熱特性分析中，進(jìn)行溫度場分析時必須確定下列參數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)、對流系數(shù)、密度、比熱；熱變形分析時則必須確定彈性模量、泊松比、密度、熱膨脹系數(shù) ]22[ 。 機(jī)床主軸材料為 45鋼，密度 33 / mkg??? ，比熱容 )/(480 KkgJc ?? ,導(dǎo)熱系數(shù)為 (m?℃ )，對流系數(shù) 10W/(m?℃ )；彈性模量 220GPa，泊松比 ，熱膨脹系數(shù)為 。 ]23[ 設(shè)置步驟： 1）從主菜單中選擇 Main Menu :Preprocessor → Material Props→ Material Model 命令，將打開 Define Material Model Behavior(定義材料模型屬性 )窗口，如圖 48 所示。 圖 48 【定義材料屬性】對話框 2） 依次雙擊 Structual→ Linear→ Elastic→ Isotropic,展開材料屬性的樹形結(jié)構(gòu)。將打開材料的彈性模量 (EX)和泊松比（ PRXY）的定義對話框，如圖 49所示。在對話框的 EX 文本框中輸入彈性模量 ,在 PRXY 文本框中輸入泊松比 。 單擊 “ OK”按鈕關(guān)閉對話框，并返回定義材料模型屬性窗口。 圖 49材料的彈性模量 (EX)和泊松比（ PRXY）的定義對話框 3）依次雙擊 Structural→ Density， 打開材料密度對話框，如圖 410 所示。在 DENS 對話框中輸入密度數(shù)值 “ ” 。單擊 “ OK”按鈕，關(guān)閉對話框，并返回到材料模型屬性窗口。 圖 410 【材料密度】對話框 4）在 Define Material Model Behavior 窗口中，從菜單中選擇 Material → Exit 命令，或者單擊右上角的退出按鈕，退出定義材料模型屬性窗口，完成材料模型屬性的定義。 4． 建立主軸三維實(shí)體模型
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