【正文】 簡(jiǎn)單的選擇所有所需的節(jié)點(diǎn),并指定適當(dāng)?shù)募s束.缺點(diǎn):a 任何有限元網(wǎng)格的修改都使載荷無效, 需要?jiǎng)h除先前的載荷并在新網(wǎng)格上重新施加載荷。缺點(diǎn)：a :。b :與有限元模型相比,實(shí)體模型通常包括較少的實(shí)體。而我在劃分的過程中是對(duì)體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，具體操作步驟如下：執(zhí)行命令mian menumeshingsize centrsmanusizegloabsize 。對(duì)面進(jìn)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(jìn)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(duì)于單元形狀無限制，并且沒有特定的準(zhǔn)則。延伸網(wǎng)格劃分可將一個(gè)二維網(wǎng)格延伸成一個(gè)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(gè)體而生成體單元。對(duì)體進(jìn)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(qiáng)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(duì)形狀復(fù)雜的面和體網(wǎng)格劃分，這就避免了用戶對(duì)模型各個(gè)部分分別劃分網(wǎng)格后進(jìn)行組裝時(shí)各部分網(wǎng)格不匹配的麻煩。(顯示控制)→Style→Solid Model Facets→下拉框中選擇Normal Faceting→OK,鼠標(biāo)右鍵選擇Replot重生，即可看到實(shí)體了。同樣,這個(gè)目錄里也不能出現(xiàn)任何中文。輸出 對(duì)話框鐘，選擇 ⊙所有實(shí)體。在本設(shè)計(jì)中，采用了第二種方法導(dǎo)入到ANSYS中，因?yàn)槟Ｐ拖鄬?duì)來說比較簡(jiǎn)單，雖然信息有一點(diǎn)丟失，但不是很嚴(yán)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(jiǎn)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I(xiàn)GES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(jià)的。導(dǎo)入模型后，還可以進(jìn)行簡(jiǎn)化模型工作，進(jìn)一步提高網(wǎng)格劃分的質(zhì)量，減少劃分的單元模型。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(duì)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(duì)話框中一次雙擊 stuctural ,linear, elastic, isotropic, 在彈出的對(duì)話框中輸入瓦楞紙板模型的彈性模量和泊松比,分別為3100Mpa, .[余本農(nóng) .]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(shí)提供幾何模型修復(fù)工具對(duì)讀入的實(shí)體模型進(jìn)行修復(fù)，保證能成功地進(jìn)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(shí)體單元對(duì)于幾何、材料、載荷或分析結(jié)果要求考慮的細(xì)節(jié)等原因造成的無法采用簡(jiǎn)單單元解析的建模的結(jié)構(gòu)只能采用三維實(shí)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(shí)盡量選用維數(shù)比較少的單元來達(dá)到預(yù)期目的。對(duì)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(duì)象的特征，其特征包括3個(gè)方面：材料屬性、單元類型、實(shí)常數(shù)。ANSYS的后處理功能十分強(qiáng)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(shí)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(diǎn)，因?yàn)榫W(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(jì)算機(jī)的資源和計(jì)算的時(shí)間。前處理包括參數(shù)的定義、實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分。對(duì)于某個(gè)分析的每一載荷步，用戶可指定每個(gè)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(chǎng)載荷。用戶需要根據(jù)所施加的載荷條件和所要計(jì)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(dòng)應(yīng)力分析、結(jié)構(gòu)非線性分析、動(dòng)力學(xué)分析、熱分析、電磁場(chǎng)分析、流體動(dòng)力學(xué)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析、疲勞、斷裂及復(fù)合材料分析。同時(shí)，ANSYS提供了廣泛的模型生成功能，使用戶可快捷地建立實(shí)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(shí)體建模、輸入在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)（CAD）中創(chuàng)建的實(shí)體模型以及輸入在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(jìn)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(shí)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(duì)應(yīng)分析過程的前處理、求解及后處理3個(gè)階段，ANSYS由如下3個(gè)模塊組成。該軟件可在大多數(shù)計(jì)算機(jī)及操作系統(tǒng)（如Windows、UNIX、Linux、IRIx和HPUX）中運(yùn)行。ANSYS靈活、開放的解決方案為概念設(shè)計(jì)到最終測(cè)試的設(shè)計(jì)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(jì)的各個(gè)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(duì)設(shè)計(jì)流程的優(yōu)化，從而大幅度縮短研發(fā)時(shí)間，降低研發(fā)費(fèi)用，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。此模型的長(zhǎng)寬高分別是120x60x3(mm),所建的模型三維示意圖如下圖所示：圖33瓦楞紙板在solidworks中的三維模型示意圖4 優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)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(jìn)行建模,最后在裝配在一起。具體示意圖如圖32圖32 單瓦楞紙板結(jié)構(gòu)示意圖 模型的建立 solidworks軟件的介紹Solidworks是一套基于windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng),是由美國(guó)Solidworks公司于1995年11月研制開發(fā)的三維CAD產(chǎn)品, Solidworks以其優(yōu)異的性能，易用性和創(chuàng)新性，極大的提高了機(jī)械設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，目前已成為主流3D CAD軟件市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。在瓦楞紙板的生產(chǎn)設(shè)計(jì)中需要根據(jù)瓦楞紙板的實(shí)際使用情況選擇合適的瓦楞形式，并盡量減小芯層的紙板用量以減少原材料降低成本。雖然瓦楞紙板的結(jié)構(gòu)看起來比較簡(jiǎn)單，但是具體形式卻很多，尤其以五層瓦楞紙板或多于五層的瓦楞紙板為最。對(duì)于層數(shù)，只是根據(jù)紙張或芯層的數(shù)量來確定，是一種很簡(jiǎn)單的分類方法。在充分掌握了有限元軟件的分析計(jì)算過程基礎(chǔ)上，結(jié)合瓦楞紙板的實(shí)際情況，建立了各種不同結(jié)構(gòu)的瓦楞紙板模型，其結(jié)構(gòu)的不同主要是開槽結(jié)構(gòu)的不同。廣義上講，模型包括所有的節(jié)點(diǎn)、單元、材料屬性、實(shí)常數(shù)、邊界條件，以及其他用來表現(xiàn)這個(gè)物理系統(tǒng)的特征，所有這些特征都反映在有限元網(wǎng)格及其設(shè)定上面。而且，ANSYS還具有產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)、估計(jì)分析等附加功能。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展和在工程實(shí)際中的應(yīng)用，有限元法被證明是一種行之有效的工程問題的模擬仿真方法，解決了大量的工程實(shí)際問題，為工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步起到了巨大的推動(dòng)作用。顯然隨著單元數(shù)目的增加，也即單元尺寸的縮小，或者隨著單元自由度的增加及插值函數(shù)精度的提高，解的近似程度將不斷改進(jìn)。這樣一來，一個(gè)問題的有限元分析中，未知場(chǎng)函數(shù)或及其導(dǎo)數(shù)在各個(gè)結(jié)點(diǎn)上的數(shù)值就成為新的未知量(也即自由度)，從而使一個(gè)連續(xù)的無限自由度問題變成離散的有限自由度問題。有限單元法作為數(shù)值分析方法的另一個(gè)重要特點(diǎn)是利用在每一個(gè)單元內(nèi)假設(shè)的近似函數(shù)來分片地表示全求解域上待求的未知場(chǎng)函數(shù)。同時(shí)單元也不能分割太小，否則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量過大。必須依據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，決定單元的類型、數(shù)目、形狀、大小以及排列方式。有限元法是一種離散化的數(shù)值方法。把某物理結(jié)構(gòu)分割成不同大小、不同類型的區(qū)域，這些區(qū)域稱為單元。本文所研究的內(nèi)容用到的分析方法是有限元分析的方法，有限單元法的基本思想是將連續(xù)的求解區(qū)域離散為一組有限個(gè)、且按一定方式相互聯(lián)結(jié)在一起的單元的組合體。隨著環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展理念的滲入，瓦楞紙板以其環(huán)保的特性將會(huì)在應(yīng)用上更為廣泛，而瓦楞紙箱也將從運(yùn)輸包裝而進(jìn)一步走向銷售包裝。經(jīng)過上世紀(jì)前后七、八年的發(fā)展，開創(chuàng)了我國(guó)瓦楞紙箱生產(chǎn)線生產(chǎn)的新時(shí)期。上世紀(jì)70一80年代，是我國(guó)瓦楞紙箱的單機(jī)生產(chǎn)時(shí)期。改革開放以來，我國(guó)瓦楞紙箱業(yè)迅速發(fā)展。到第二次世界大戰(zhàn)時(shí)，瓦楞紙箱已代替木箱運(yùn)輸包裝，占到80%，至今，瓦楞紙板已成為現(xiàn)代包裝使用最廣泛的包裝材料之一，瓦楞紙箱產(chǎn)值占包裝工業(yè)制品總產(chǎn)值的30%以上。對(duì)于瓦楞紙板的研究，1871年美國(guó)人AlbertJ0nes發(fā)明單面瓦楞紙板，用于包裝玻璃罩和類似的易碎物品，獲得美國(guó)第一個(gè)專利權(quán)。在上瓦楞輥壓力作用下被壓制成楞形，然后與涂膠輥11接觸，在楞頂處被涂上粘合劑，再經(jīng)下瓦楞輥旁邊的月牙形導(dǎo)紙板18引導(dǎo)成楞形的紙幅，使之貼附在下瓦楞輥的齒上，而后在壓力輥8的作用下，與面紙裱合，制成單面瓦楞紙板[20]。開啟旋塞時(shí)，帶有水霧的蒸汽便噴向紙幅，使原紙水分滿足工藝需要。瓦楞原紙?jiān)趬豪阒埃仍陬A(yù)熱缸16及潤(rùn)濕器12上進(jìn)行水分調(diào)節(jié)和熨平。面紙?jiān)谶M(jìn)行粘合前要經(jīng)預(yù)熱，使其表面受熱而有利于粘合。同樣的瓦楞紙板名稱可能不止一個(gè)，如圖 11中顯示的是三層瓦楞紙板和五層瓦楞紙板，它們也分別稱為單瓦楞紙板和雙瓦楞紙板。瓦楞紙板是由一層或多層瓦楞紙粘合在若干層紙或紙板之間，用于制造瓦楞紙的一種復(fù)合紙板。所得結(jié)果對(duì)于我們?cè)趯?duì)我們?cè)O(shè)計(jì)產(chǎn)品的包轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)時(shí)更好保護(hù)產(chǎn)品發(fā)揮瓦楞紙板在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)越性具有重要的指導(dǎo)意義。通過對(duì)這幾個(gè)方面分析出來的結(jié)果的比較，研究和討論得出他們結(jié)構(gòu)的改變對(duì)瓦楞紙板緩沖性能會(huì)有怎樣的影響。4利用有限元軟件對(duì)瓦楞紙板結(jié)構(gòu)的緩沖性能的分析和研究的結(jié)果,在此基礎(chǔ)上通過對(duì)結(jié)果的分析,研究和比較達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。2利用solidworks軟件瓦楞紙板的就夠進(jìn)行建模, 在建模時(shí)是把三層瓦楞紙板作為一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模的。A型楞的特點(diǎn)是單位長(zhǎng)度內(nèi)的瓦楞數(shù)量少，而瓦楞最高。4. 通過對(duì)以上結(jié)果的分析比較和研究對(duì)瓦楞紙板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。基本內(nèi)容如下:,2. 對(duì)選定的瓦楞紙板對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模,建模包括對(duì)零件的建模和裝配后的瓦楞紙板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。綜上所述，瓦楞紙板有著大量的研究工作，同其他國(guó)家相比我國(guó)的瓦楞工業(yè)仍然比較落后，瓦楞紙板的產(chǎn)量位居世界第二位，但是就瓦楞紙板的利用率來說卻不是強(qiáng)國(guó)，美國(guó)的三層紙箱占瓦楞紙箱總量的90%，五層和七層紙箱不到10%，而中國(guó)的五層紙箱占整個(gè)紙箱的60%以上，三層的瓦楞紙板僅占20%多一點(diǎn)。Gilehrist等基于幾何非線性和材料非線性，采用三維殼單元建模，對(duì)瓦楞紙板的彎曲、后屈曲、壓潰等力學(xué)特性進(jìn)行了有限元分析和試驗(yàn)驗(yàn)證[17]。國(guó)外，布列霍特采用Maxwell流體模型、Kelvin固體模型、塑性元件的組合形式，提出了瓦楞紙板的力學(xué)模型[14]。耿敏、熊宏智等試驗(yàn)分析了由瓦楞紙板、蜂窩紙板組成的復(fù)合板的剛度，由夾層板理論推導(dǎo)出剛度計(jì)算公式[1112]。高德等應(yīng)用ABAQuS有限元分析軟件，對(duì)AB型瓦楞紙板的靜態(tài)壓縮性能、緩沖性能進(jìn)行了非線性有限元分析，獲得了均布載荷條件下的應(yīng)力分布、緩沖特性曲線，為瓦楞紙板力學(xué)性能的研究提供了一種新方法[89]。郭彥峰等試驗(yàn)分析了3種高強(qiáng)度瓦楞紙板的耐破度、戳穿強(qiáng)度、平壓強(qiáng)度、邊壓強(qiáng)度等強(qiáng)度特性。高德等建立了瓦楞紙板的平壓、邊壓、側(cè)壓的靜態(tài)應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系模型、非線性粘彈塑性模型及其參數(shù)[34]。 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)很多學(xué)者對(duì)瓦楞紙板作了很多研究工作，應(yīng)祖光等將分層分析法用于瓦楞紙板的抗壓穩(wěn)定性分析，得到提高其抗壓能力的一些措施。高德等從原材料、楞型結(jié)構(gòu)、緩沖特性、印刷適性等方面全面地分析了瓦楞紙板作為包裝材料的性能，闡述了目前瓦楞紙板研發(fā)的狀態(tài)及瓦楞紙板的發(fā)展前景。瓦楞紙板以其環(huán)保的特性將會(huì)在應(yīng)用上更為廣泛，而瓦楞紙箱也將從運(yùn)輸包裝進(jìn)一步走向銷售包裝。近年來，隨著綠色包裝理念的滲入，瓦楞紙板以其可降解和可再生的特性而倍受青睞。1995年，中國(guó)瓦楞紙板年產(chǎn)量?jī)H為74億平方米，2001年中國(guó)瓦楞紙板產(chǎn)量超過130億平方米，2002年增達(dá)141億平方米，2003年達(dá)151億平方米，已經(jīng)超過日本而成為繼美國(guó)之后的世界第2大瓦楞紙板生產(chǎn)國(guó)。上世紀(jì)70～80年代，是我國(guó)瓦楞紙箱的單機(jī)生產(chǎn)時(shí)期；90年代初期到中期的瓦楞單面機(jī)生產(chǎn)時(shí)期，已經(jīng)成為歷史。改革開放以來，我國(guó)瓦楞紙箱業(yè)迅速發(fā)展。至今，瓦楞紙板已成為現(xiàn)代包裝使用最廣泛的包裝材料之一，瓦楞紙箱產(chǎn)值占包裝工業(yè)制品總產(chǎn)值的30%以上。對(duì)于瓦楞紙板的研究，1871年美國(guó)人Albert Jones發(fā)明單面瓦楞紙板，用于包裝玻璃燈罩和類似的易碎物品，獲得美國(guó)第一個(gè)專利權(quán)；19世紀(jì)末，美國(guó)開始研究用瓦楞紙板制作包裝運(yùn)輸箱日本于1920年發(fā)明雙瓦楞紙板。本文的特色在于：研究的方法是利用有限元分析軟件，研究的方向和內(nèi)容是從瓦楞紙板的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行緩沖性能的研究，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)