經典案例
  • 有限元分析在機械產品設計的應用
  • 汽車轉向機構有限元分析與優化
  • 風力發電機主軸結構強度分析
  • 發動機連杆的強度分析與結構優化
  • 車輛傳動軸的強度分析與方案改進
  • 摩托車車架的剛度及強度分析
  • 注塑模具機構強度分析及結構優化
  • 變速箱軸鍵強度校核及結構改進
  • 挖掘機鏟鬥有限元計算和強度分析

有限元分析前處理

A、前處理作為建立有限元模型的一個重要環節,要求考慮的問題較多,需要的工作量較大,所劃分的網格形式對計算精度和計算規模將產生直接影響。網格數量的多少將影響計算結果的精度和計算規模的大小。一般來講,網格數量增加,計算精度會有所提高,但同時計算規模也會增加,所以在確定網格數量時應權衡兩個因數綜合考慮。
B、有限元方法的基本思想是將結構離散化,用有限個容易分析的單元來表示複雜的對象,單元之間通過有限個節點相互連接,然後根據變形協調條件綜合求解。因此有限元網格的劃分一方麵要考慮對各物體幾何形狀的準確描述,另一方麵也要考慮變形梯度的準確描述。所以,模型簡化的好壞直接關係到網格的密度布局以及網格的質量,需要前處理工程師豐富的經驗以及好用的軟件。多年積累的經驗再加上智能化程度較高的軟件能幫助前處理工程師快速、高效地得到高精度的網格模型。前處理工作成為有限元分析工作的重中之重。為建立正確、合理的有限元模型,需要把握好模型的簡化、布局合理的網格密度以及確保網格的質量等。
C、菠菜圈擁有專業技術工程師可以為客戶提供高質量的網格服務,可以熟練應用專業的網格劃分工具來進行網格生成,在確保網格質量的前提下,實現快速及時的網格劃分,從而為您節省大量的時間和精力,使得您可以集中精力於實際工程問題的分析與求解。前處理方麵,包括結構網格和流體網格,網格類型涵蓋了殼網格、四麵體網格、六麵體網格以及多麵體網格等,劃分的網格質量好、效率高。


有限元分析後處理

A、隨著數值分析方法的逐步完善和計算機運算速度的飛速發展,整個計算係統用於求解運算的時間越來越少,而數據準備和運算結果的表現問題卻日益突出。後處理作為建立有限元模型的一個重要環節,要求考慮的問題較多,需要的工作量較大。
B、運算的結果需要快速方便地得到形象、一目了然的2D圖表、3D動畫顯示。然而動輒幾百MB甚至幾個GB的運算結果文件的整理費時費力,最好交給軟件能自動或者人性化地半自動提取生成位移曲線、應力雲圖、動畫圖像,最好還能幫助菠菜圈便捷地編寫報告。所以,後處理軟件的好壞直接關係到了菠菜圈對結果的提取和報告的編寫。由上可見,後處理工作也是有限元分析的重要工作。
C、菠菜圈在後處理工作中進行完善的可視化輸出,可以使用等值麵、變形、雲圖、瞬變、矢量圖和截麵雲圖等表現結果,也支持變形、線性、複合以及瞬變動畫顯示,另外可以直接生成BMP、JPG、EPS、TIFF等格式的圖形文件及通用的動畫格式。這些特性結合友好的用戶界麵可迅速找到問題所在,同時有助於縮短評估結果的過程。


強度分析

A、無論是高層樓房、大橋等建築物,還是飛機、輪船等運載工具;無論是剛性結構件還是彈性橡膠件如:輪胎等,其結構的薄弱環節,模擬其振動或溫度場、熱變形等等。有限元分析方法已經作為設計階段不可缺少的工具,影響著產品尺寸、重量、性能、成本。它能使人們從長期複雜的疲勞實驗中解脫出來大大加速了產品設計的步伐。
B、有限元分析方法對結構進行強度分析和結構優化設計,無論是自行開發的專用軟件還是用於專門對象的分析軟件,他們均在產品的設計分析中為保證質量、提高產品性能、節省原材料消耗發揮著積極作用,獲得了巨大的社會和經濟效益。從最早開展這一應用的航空航天領域,到機械建築、交通運輸工具,從大型結構件(如高層建築的鋼筋布局、機床床身和立柱的結構優化設計)到小型、微機構或構件的優化設計,從橋梁、水壩、鋼架的靜態模型,到汽輪機組的動力學響應、高溫熱載下的模具散熱裝置的結構設計,與工程分析集為一體的結構優化設計係統已經在發揮著巨大作用。
C、采用工程結構有限元方法分析機械零部件結構和利用有限元方法分析結果再結合優化方法進行結構優化具有以下幾個方麵的優點:
1)、在製作產品前就可使設計者對產品機械性能有所了解,加快產品開發的步伐,加快產品上市的時間。
2)、減輕產品的重量,實現產品結構最優材料搭配。
3)、提高產品性能和質量。
4)、降低產品的開發費用、降低生產成本,增加產品在市場上的競爭力。




CFD分析(流體動力學分析)

A、計算流體動力學(Computational Fluid Dynamics),簡稱CFD。它是利用計算機和數值方法求解滿足定解的流體動力學方程,以獲得流動規律和解決流動問題的專門學問。計算流體動力學作為一門專門學科,大約是20世紀60年代形成的,現在CFD已深入到與流動有關的技術領域。
B、計算流體動力學主要研究五個方麵的內容:
1)、計算機:這是進行流體計算研究必須具備的工具。當今並行計算機已大量出現,它的設計和運行與計算流體動力學的內容有密切關係;
2)、網格:在進行流體計算時,把流場劃分成網格是必經的步驟,在此基礎上,流動方程才可能被離散。現在網格生成已成為一個專門學問,貼體網格生成技術、重疊網格技術、搭接網格技術、結構和非結構混合網格技術等;
3)、方法:狹義理解,是指流體動力學方程的求解方法以及定解條件的處理方法。廣義說法還包含建立流動方程和定解條件,及形成被計算的數學問題的方法。例如在氣體動力學中已發展了有限差分法、有限元法、譜方法和樣條函數法;
4)、機理:利用CFD解決流動問題,特別是複雜流動問題,給出大量數據,從這大量數據中找出流動機理和規律;
5)、做圖:把計算結果按需要做出靜態的或動態的圖形或圖像。
C、CFD的優勢
同目前流體力學研究最常用的實驗方法比較,CFD的特點是:
1)、CFD隻使用計算機和CFD軟件,所以花費低、周期短、耗散小,這是CFD的突出優勢;
2)、可以在計算機上方便地改變幾何數據和流動條件,因此容易實現各種條件下的流動計算,也不存在洞壁幹擾、支架幹擾等的限製和影響。
3)、可以給出流體運動區域內的離散解,定量給出各個物理量的流動參數,細致描述局部或總體的流場,定量刻畫流動的時間變化,任意進行流場重構和診斷分析等。



多體運動學分析(ADAMS運動學/動力學分析)

A、多體運動學軟件Adams主要應用在整車開發前期的概念設計階段和後期的整車性能改進階段。在概念設計階段,可以通過懸架的設計,確定底盤部件的關鍵點位置;初步確定擺臂襯套、彈簧和穩定杆的剛度;初步確定懸置剛度,為零部件強度和疲勞分析提供受力;
B、在整車性能改進過程中,可以對彈性部件的剛度特性進行優化,包括對操穩特性和平順性的改進。應用多體運動學/動力學分析,不但要對Adams軟件的功能比較了解,而且對底盤和整車性能方麵的要求也很高,並且,在實際設計優化過程中,單獨采用一種軟件也越來越不能滿足汽車設計發展的需要,更多的時候需要聯合不同種類的軟件進行協同設計,多種學科交錯分析是現代CAE分析工程的發展趨勢。


疲勞分析

A、疲勞就是材料在循環應力和應變作用下,在一處或幾處產生永久性累積損傷,經一定循環次數後產生裂紋或突然發生完全斷裂的過程。
疲勞壽命的定義為發生疲勞破壞時的載荷循環次數,或從開始受載到發生斷裂所經過的時間。即材料或構件疲勞失效時所經受的規定應力或應變的循環次數,是設計人員和工程技術人員十分關注的課題,也是與廣大用戶切身相關的問題。
B、構件的疲勞是個複雜的過程,受多種因素的影響,要精確地預估構件的疲勞壽命,需要選擇合適的模型,這就需要宏觀力學方麵的研究,包括疲勞裂紋發生、發展直至破壞的機理,還需要微觀力學方麵的研究包括位錯理論等。此外,還涉及到金屬材料科學、材料力學、振動力學、疲勞理論、斷裂力學和計算方法等多門學科。隻有更深刻地認識了疲勞破壞的機理,將宏觀和微觀研究結合起來,才能更精確地預測壽命。


有限元優化分析

A、隨著計算機技術的迅速發展,結構優化技術早已在機械領域得到了應用,為機械產品行業帶來了巨大的便利和經濟效益。但隨著各個產業都在朝著自動化、信息化的方向發展,在如此激烈的競爭下,隻有不斷地對產品進行更新和優化,才能適應當下的市場環境,所以有限元優化分析被越來越廣泛的應用在了機械產品的設計過程中。
B、產品研發在其生命周期中的地位越來越重要,不同的研發流程,對產品的開發周期、性能、質量及成本影響非常重要。盡管設計和分析人員可以一次次重複設計-計算-驗證修改設計的過程以便尋找到理想的設計方案,但顯然已經不能滿足市場對研發周期和產品可靠性的要求,將優化分析引入到產品設計過程中,在係統優化的指導下,綜合運用工程設計相關技術,為了滿足要求和標準而找到的最佳設計方案,使設計更加全麵和合理,並能顯著提升設計效率降低產品成本,提升產品市場競爭力。