【正文】 所。 比較兩結(jié)構(gòu)的等效應(yīng)力場圖可以知道其最大的應(yīng)力值都是 480Mpa,但是西從等效應(yīng)力場圖中可以看出 他們的整體上的受力情況不一樣 ,前面章節(jié)中的受力情況不如此節(jié)中的手里狀況好 , 而這也正是開槽方向改變后其緩沖性能好的原因 , 這也可以從上面的受載前后的結(jié)構(gòu)變化圖中看出。與第一個分析的開槽的結(jié)構(gòu)一樣不同的 只是開槽的方向。 在此模型中選擇的瓦楞紙板開槽方向是與原來開槽方向成 90 度。 影響瓦楞紙板結(jié)構(gòu)緩沖性能的因素除了開槽結(jié)構(gòu)的不同外 , 同時開槽方向的改變對其緩沖行能的影響 ,也不容忽視 ,也是值得研究的地方。 所以這就要求我們在設(shè)計用瓦楞紙板作為包裝材料的時候 ，應(yīng)該根據(jù)不同的產(chǎn)品對包裝保護的不同而恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計包裝的結(jié)構(gòu)，以便能夠更好的發(fā)揮瓦楞紙板的保護性能。 對于開槽寬度一樣開槽長度不一樣的瓦楞紙板結(jié)構(gòu)來說，開槽長度的 不同會對其緩沖性能有一定得影響，總的來說，開槽長度大的在受同樣的載荷時受力相對不均勻，但這種不均勻不是很明顯，不過還是有一定得影響，但是他對外界載荷的響應(yīng)會出現(xiàn)有的地方比開槽長度小的好，有的地方比開槽寬度小的瓦楞紙板結(jié)構(gòu)的壞，整體上不一致，開槽長度小的瓦楞紙板結(jié)構(gòu) ，其在受載荷后受力情況較好，但其對外界載荷的響應(yīng)在局部地方不如開槽長度大的結(jié)構(gòu)。變形情況不一致。這也從另一個方面反映出來開槽長度大的結(jié)構(gòu)其應(yīng)力集中的現(xiàn)象要比開槽長度小的結(jié)構(gòu) 嚴重 。比較它們在Y 方向的 DMX 值我們可以看到開槽長度小的為 ，開槽長度大的為。 比較兩模型的等效應(yīng)力場圖可以看出，對于開槽長度小的模型來說其等效應(yīng)力場圖在整個受力過程中其受力基本上在各個區(qū)域是 均勻 的，而對于開槽長度大的來說，可以看出來其等效應(yīng)力場圖并不是均勻的。 對比這兩個模型 應(yīng)力集中 圖 我們也 可以看出 ,對于開槽 長度大的瓦楞紙板來說 它的 應(yīng)力集中的現(xiàn)象更明顯 ,也就是說在受同樣的載荷的情況下其最容易失去其緩沖性能 ，在最右邊開槽的附近位置出現(xiàn)了最大的應(yīng)力集中。 以上的研究瓦楞紙板結(jié)構(gòu)的開槽寬度是 3mm長是 的模型改變其的開槽長度 ,改為 。 35x3 的分析結(jié)果圖 通過上面的分析我們可以知道，對于瓦楞紙板來說其開槽寬度的變化對瓦楞紙板的緩沖性能有一定的影響。開槽寬度 小 的結(jié)構(gòu)從圖 412中可以看出其最大的變化位移是 ，相比于開槽寬度小的模型結(jié)構(gòu)來說起最大位移變化的差別不是很大。 相 同的地方還有就是離開槽方向較遠的地方特別是在兩槽的中間的地方 ,受力情況最好 ,幾乎沒有出現(xiàn)什么大的位移變動 ,不同的是開槽寬度的不同在同一個地方模型位移的變化不同 ,開槽寬度大的模型其受同樣的力應(yīng)變更明顯 ,局部地方出現(xiàn)了瓦楞紙板破壞的情況 。出現(xiàn)一個對話框選擇 displacement vector sum 單擊 ok 按鈕出現(xiàn)如圖 45 所示的合位移等值線圖 : 圖 45 開槽結(jié)構(gòu)為 30x3 的合位移等值線圖 從 Y 方向看過去的 合位移等值線 圖如 圖 46 所示 : 圖 46 俯視效果的合位移等值線圖 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 22 (2) 模型在 Y 方向的位移變化圖如 圖 47 所示 : 圖 46 Y 方向的合位移等值線圖 在 圖 47 Y 方向的位移變化圖 X 方向的位移變化線圖如 圖 48 所示 : 圖 47 圖 48 X 方向的位移變化圖 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 23 (3)選擇 main menugeneral postproc plot results contout plot nodal solu 命令 , 在出現(xiàn)的對話框中選擇 stressvon mises sress 單擊 ok 按鈕顯示出如圖 49 所示的等效應(yīng)力場等值線圖。最后選擇了瓦楞紙板結(jié)構(gòu)受載前后的結(jié)構(gòu)變形效果圖。受載荷后的分析模型圖如 圖 44 所示 下 圖 43 受載后的模型分析圖 圖 44 有限元模型的受載圖 6 開始求解分析運算 : 選擇 ulitiy menuselectevrything 命令 執(zhí)行命令 main menusolutioncurrent LS, 彈出一個對話框單擊 ok 按鈕 ,ANSYS 開始求解計算 ,計算結(jié)束后保存求解結(jié)果。 h. 執(zhí)行令 mainmenusolutiondefine loadapplystructuraldisplacement On nodes,出現(xiàn)一個選擇菜單單擊 pick all,出現(xiàn)一個對話框在列表欄中選擇 UZ 下一欄中輸入 0 單擊 ok 按 鈕 。 在此要對瓦楞紙板的底面施加一個 Y 方向的約束 . f. 執(zhí)行命令 utility menu selectentities 出現(xiàn)一個對話框 . 在第一個下拉菜武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 20 單中 volumes 在第二個下拉菜單中選擇 by numeber/pick,在第三欄中選擇 from full ,單擊 ok 按鈕 ,出現(xiàn) select volumes 選擇菜單 ,選擇要施加約束和載荷的面。 c. 執(zhí)行命令 utility menu selectentities 出現(xiàn)一個對話框 . 在第一個下拉菜單中 nodes , 在第二個下拉菜單中選擇 attached to,在第三欄中選擇 volumes all ,單擊 ok 按鈕。 d : 不能顯示所用的實體模型載荷 . (2) 當(dāng)載荷施加到有限元模型上時 ,它具有下列的優(yōu)缺點 : 優(yōu)點 : a 在簡化分析中不會產(chǎn)生問題 , 因為可以將載荷直接施加在主節(jié)點上 . b 不必擔(dān)心約束擴展 ,可簡單的選擇所有所需的節(jié)點 ,并指定適當(dāng)?shù)募s束 . 缺點 : a 任何有限元網(wǎng)格的 修改都使載荷無效 , 需要刪除先前的載荷并在新網(wǎng)格上重新施加載 荷 。 缺點： a :ANSYS 網(wǎng)格劃分命令生成的單元處于當(dāng)前激活的坐標系中 .網(wǎng)格劃分命令生成的節(jié)點使用 整體的直角坐標系 .因此實體模型和有限元模型可能具有不同的坐標系和加載的方向。 b :與有限元模型相比 ,實體模型通常包括較少的實體。 而我在劃分的過程中是對體進行網(wǎng)格劃分，具體操作步驟如下： 執(zhí)行命令 mian menumeshingsize centrsmanusizegloabsize 在出現(xiàn)得對話框中在單元長度欄中輸入 。對面進行網(wǎng)格劃分，自由網(wǎng)格可以只由四邊形單元組成，或只由三角形單元組成，或兩者混合。任何幾何模型，盡管是不規(guī)則的，也可以進行網(wǎng)格劃分。如果想要這種網(wǎng)格類型，必須將模型生成具有一系列相當(dāng)規(guī)則的體或面才能接受映射網(wǎng)格劃分 。映射面網(wǎng)格只包含四邊形或三角形單元，而映射體網(wǎng)格只包含六面體單元。自由網(wǎng)格對于單元形狀無限制，并且沒有特定的準則。延伸網(wǎng)格劃分可將一個二維網(wǎng)格延伸成一個三元網(wǎng)格，主要利用體掃描，從體的某一邊界面掃描貫穿整個體而生成體單元。對體進行自由網(wǎng)格劃分，一般指定網(wǎng)格為四面體單元，六面體單元作為過渡也可以加入到四面體網(wǎng)格中。 ANSYS 程序的自由網(wǎng)格劃分功能是十分強大的，這種網(wǎng)格劃分方法沒有單元形狀的限制，網(wǎng)格也不遵循任何的模式，因此適合于對形狀復(fù)雜的面和體網(wǎng)格劃分，這就避免了用戶對模型各個部分分別劃分網(wǎng)格后進行組裝時各部分網(wǎng)格不匹配的麻煩。 型線框 PlotCtrls(顯示控制 )→Style→Solid Model Facets→下拉框中 選 擇 Normal Faceting→OK, 鼠標右鍵選擇 Replot 重生，即可看到實體了。同樣 ,這個目錄里也不能出現(xiàn)任何中文。輸出 對話框鐘，選擇 ⊙所有實體。 在本設(shè)計中，采用了第 二 種方法導(dǎo)入到 ANSYS 中，因為模型相對來說比較簡單 ，雖然信息有一點丟失，但不是很嚴重。該方法一般要經(jīng)過從 CAD－ IGES—ANSYS 的轉(zhuǎn)換過程，如 圖 41 所示：操作簡單，理論上講，任何 CAD 軟件的輸出格式都可以通過 IGES 格式導(dǎo)入到 ANSYS 中， 但 IGES 格式存在一些不足，以 IGES 格式的轉(zhuǎn)換是以犧牲圖形文件 的 諸多信息為代價的。導(dǎo)入模型后，還可以進行簡化模型工作，進一步提高網(wǎng)格劃分的質(zhì)量，減少劃分的武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 16 ANSYS輸入 SolidWorks 標準數(shù)據(jù)庫格式 ANSYS CAD 輸出 單元模型。縱向應(yīng)力與縱向應(yīng)變的比例常數(shù)就是材料的彈性模量 E，也叫楊氏模 量；泊松比即 在材料的比例極限內(nèi)，由均勻分布的縱向應(yīng)力所引起的橫向應(yīng)變與相應(yīng)的縱向應(yīng)變之比的絕對 值 了解材料屬性的參數(shù)后，定義材料屬性 其具體操作步驟如下 : 執(zhí)行命令 main menupreprocessormaterial propsmaterial models 在出現(xiàn)的對話框中一次雙擊 stuctural ,linear, elastic, isotropic, 在彈出的對話框中輸入瓦楞紙板模型的彈性模量和泊松比 ,分別為 3100Mpa, 數(shù)值 .[余本農(nóng) 蔡惠萍 .瓦楞紙板力學(xué)性能的試驗研究 .] 3 導(dǎo)入分析幾何模型 定義完單元類型和材料屬性后就開始導(dǎo)入模型 ,ANSYS 程序提供兩種無 何圖形 傳遞工具，同時提供幾何模型修復(fù)工具對讀入的實體模型進行修復(fù)，保證能成功地進行網(wǎng)格劃分。 b. 定義材料特性 ANSYS 分析中所有材料必須定義材料屬性，如本文 結(jié)構(gòu)分析需要定義材料的彈性模量、泊松比。三維實體單元對于幾何、材料、載荷或分析結(jié)果要求考慮的細節(jié)等原因造成的無法采用簡單單元解析的建模的結(jié)構(gòu)只能采用三維實體單元。殼單元（ Shell單元）用于薄平板或曲面模型。通常， 選擇單元的原則時盡量選用維數(shù)比較少的單元來達到預(yù)期目的。對于大多數(shù)用戶而言，需要根據(jù)分析類型選擇單元類型。單元屬性是指在劃分網(wǎng)格之前必須指定的要分析的對象的特征，其特征包括 3 個方面：材料屬性、單元類型、實常數(shù)。 ANSYS 的后處理功能十分強大，可以方便 直觀的 顯示應(yīng)力和應(yīng)變分布 圖 ，可以通過等色圖或精確量化的形式得到 ,還可以得到位移、速度、加速度等的時間歷程曲線。 本文分析中分析的類型是靜力分析，施加的載荷是面載荷。 由前面的敘述知道本文研究的模型是在 SolidWorks中創(chuàng)建的， 創(chuàng)建之 后 再 導(dǎo)入 ANSYS 中。 其中網(wǎng)格劃分是這一部分是重點， 因為網(wǎng)格劃分的大小和方法直接影響到分析出來的結(jié)果的精確度，以及需要的計算機的資源和計算的時間。前處理包括參數(shù)的定義、實體建模和網(wǎng)格劃分。對于某個分析的每一載荷步，用戶可指定每個子步、最終子步或最終子步和中間子步的組合寫數(shù)據(jù)集，可以選擇寫數(shù)據(jù)組的范圍，如位移、應(yīng)力及反 作用力。 在求解階段，分析結(jié)果寫入 ANSYS 數(shù)據(jù)庫及結(jié)果文件中。 ANSYS 程序的載荷分為位移載荷、力或 力矩、面載荷、體積載荷、慣性載荷、耦合場載荷。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 14 用戶需要根據(jù)所施加的載荷條件和所要計算的響應(yīng)選擇分析類型。ANSYS 的求解子模塊包括結(jié)構(gòu)靜應(yīng)力分析、結(jié)構(gòu)動應(yīng)力分析、結(jié)構(gòu)非線性分析、動力學(xué)分析、熱分析、電磁場分析、流體動力學(xué)分析、聲場分析、壓電分析、疲勞、斷裂及復(fù)合材料分析。同時， ANSYS 提供了廣泛的模型生成功能，使用戶可快捷地建立實際工程系統(tǒng)的有限元模型。 ANSYS 程序提供了 4 種建立有限元模型的方法：直接建模、實體建模、輸入在計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)（ CAD）中創(chuàng)建的實體模型以及輸入在計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)（ CAD）中創(chuàng)建的有限元模型。 ANSYS 程序在建立有限元模型的過程中，首先需要進行相關(guān)參數(shù)的定義，主要包括 定義單位制、定義單元類型、定義單元實常數(shù)、定義材料模型和材料特性參數(shù)以及定義幾何參數(shù)等。 對應(yīng)分析過程的前處理、求解及后處理 3 個階段， ANSYS 由如下 3 個模塊組成。該軟件可在大多數(shù)計算機及操作系統(tǒng)（如 Windows、 UNIX、 Linux、 IRIx 和 HPUX）中運行。 ANSYS 靈活、開放的解決方案為概念設(shè)計到最終測試的設(shè)計全過程提供了有效的 CAE 協(xié)同環(huán)境，使客戶可以在設(shè)計的各個階段大規(guī)模采用 CAE 技術(shù)，最大程度地發(fā)揮 CAE 技術(shù)對設(shè)計流程的優(yōu)化，從而大幅度縮短研發(fā)時間，降低研發(fā)費用，提高設(shè)計質(zhì)量。此模型的長寬高分別是 120x60x3(mm),所建的模型三維示意圖如下圖所示： 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 13 圖 33瓦楞紙板 在 solidworks中的 三維模型示意圖 4 優(yōu)化設(shè)計分析過程及流程 ANSYS軟件的介紹 ANSYS 公司是一家致力于 CAE 技術(shù)的研究和發(fā)展、并通過 CAE 技術(shù)幫 助企業(yè)優(yōu)化設(shè)計流程的專業(yè)化軟件公司。 建立模型圖的介紹 所研究的 單 瓦楞紙板 的結(jié)構(gòu)模型是在 solidworks軟件中建立的 ,在建模的過程中瓦楞紙板的三層結(jié)構(gòu)分別按不同的零件進行建模 ,最后在裝配在一 起 。具武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 12 體示意圖如圖 3