應用有限元法建立兩類機床有限元模型對其熱特性進行分析與結構優(yōu)化設計畢業(yè)論文(草稿版)-資料下載頁
2025-05-18 11:17本頁面
【導讀】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鍵技術。的性能要求日益提高。其中，機床主軸系統(tǒng)的熱變形是影響機床加工精度的主要。領域的研究雖然取得較大進展，但理論和工程應用的廣度和深度還不夠。基于有限元對機床主軸溫度進行了詳細的分析，為CK1416數(shù)控機。床主軸的熱變形奠定了基礎。數(shù)，得出穩(wěn)態(tài)溫度場分布情況，成功實現(xiàn)了機床主軸熱變形分析的目標。提高國家的整體水平。分重要的因素之一。因此，減少機床的熱變形就成為提高機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系。薩洛蒙發(fā)現(xiàn)，當切削速度超過某一數(shù)值時，隨切削速度增。控制系統(tǒng)及相關技術方面，均走在世界的前列。為數(shù)不多的主要高速數(shù)控機床的供應者之一。與國外相比仍有較大差距。
【正文】 eplot 命令，指定的標題 “ 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)點連接，并承受一定載荷。其中，單元是由一組節(jié)點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)點是空間中的坐標位置，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)點傳遞的 ； 自由度用于描述一個物理場的響應特性 ； 有限元分析僅僅求解節(jié)點處的自由度值。在對機床主軸熱特性的分析中，計算溫度場時單元的自由度是溫度，而在計算熱變形時需要將熱分析單元轉化為結構分析單元，其自由度為位移 ]20[ 。 機床主軸熱特性分析中，既需要計算溫度場，又需要計算熱變形，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)點的三維熱實體單元，當進行熱變形計算分析時，該單元被一個等效的結構單元 SOLID45 單元代替，但節(jié)點的分布并沒有改變。其單元節(jié)點分布如圖 45所示。接觸對 CONTA174與 TARGE170是描述面 面接觸的三維 8節(jié)點單元，其具有熱和結構的特性，在計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。 圖 45 SOLID70和 SOLID45的節(jié)點分布 為了避免網(wǎng)格錯誤較多， 且模型結構簡單，在 本文中最終采 用 自由 網(wǎng)格劃分的形式 。 設置步驟： 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，即選擇實體單元類型。在對話框右邊的列表中選擇 Brick 8node 45 選項 。 單擊 “ OK”選項，將添加 Brick 8node 45 單元，關閉單元類型庫 。 返回到單元類型對話框，單擊 “ Close”按鈕，關閉單元類型對話框，結束單元類型設置。 圖 46 【單元類型】對話框 圖 47 【單元選項設置】對話框 3． 定義材料屬性 材料屬性是與幾何模型無關的本質屬性。根據(jù)不同的應用，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[ ，材料屬性可以認為是常數(shù)。在對機床主軸系統(tǒng)進行熱特性分析中，進行溫度場分析時必須確定下列參數(shù)導熱系數(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[ 。 機床主軸材料為 45鋼，密度 33 / mkg??? ，比熱容 )/(480 KkgJc ?? ,導熱系數(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構。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． 建立主軸三維實體模型
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