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(1) 網(wǎng)格的劃分

ANSYS在前處理方面功能強(qiáng)大，而在劃分網(wǎng)格方面尤其是對(duì)于復(fù)雜模型，其能力 遠(yuǎn)不如HyperMesh。HyperMesh創(chuàng)建三維網(wǎng)格的基本步驟分為兩大步，它的基本思想是 三維實(shí)體都是由面組成的，則首先可以通過(guò)切分實(shí)體改變面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)生成髙質(zhì)量的 面單元，然后再對(duì)已有的二維網(wǎng)格通過(guò)掃描、掃掠等方法生成三維實(shí)體單元。且與 ANSYS有所不同的是，HyperMesh中為先劃分網(wǎng)格再設(shè)置單元類型和材料屬性。

本文將在SoildWorks中建立的簡(jiǎn)化模型導(dǎo)入HyperMesh中，首先修復(fù)拓?fù)錉顟B(tài)顯示 下出現(xiàn)的不正確的連接關(guān)系或者間隙，對(duì)實(shí)體做線或面分割，盡量將模型分割為規(guī)則的 實(shí)體以便劃分四面體或六面體網(wǎng)格。網(wǎng)格劃分后，調(diào)用Hyper Mesh自身的網(wǎng)格質(zhì)量檢 查功能進(jìn)行網(wǎng)格連續(xù)性檢査和單元質(zhì)量檢査，從而獲得較好質(zhì)量的網(wǎng)格。另外網(wǎng)格的密 度也不是越高越好，對(duì)于尺寸較大的部件，如床身立柱等，可設(shè)置較大的單元大小，對(duì) 于尺寸較小部件的則可劃分更為精密的網(wǎng)格。

(2) 單元類型的設(shè)置

選擇恰當(dāng)?shù)膯卧愋陀兄谔岣哂?jì)算效率和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。該機(jī)床的床身、立 柱、主軸箱、立滑板結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，因此可以選用soHd45和solidl85實(shí)體單元，它們 都是8節(jié)點(diǎn)六面體單元，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有x、y、z三個(gè)方向的3個(gè)自由度，具有節(jié)點(diǎn)少，計(jì) 算精度高、效率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，它們都可以退化為四面體和棱柱體，但退化后的單元 會(huì)影響計(jì)算結(jié)果的精度，在計(jì)算量允許的情況下，優(yōu)選solidl85實(shí)體單元，它是solid45 實(shí)體單元的高階形式。該仿真計(jì)算所用的計(jì)算機(jī)容量足夠大，故設(shè)置單元類型為 solid 185。

這里值得注意的是,10節(jié)點(diǎn)四面體單元和8節(jié)點(diǎn)六面體單元都具有很高的計(jì)算精度， 它們的區(qū)別在于四面體單元的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)多，可以很容易的劃分各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，但計(jì)算規(guī) 模大，而六面體單元節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)少，計(jì)算量小，但是有些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)很難劃分出好的六面 體單元，容易產(chǎn)生退化，因此在選用實(shí)體單元時(shí)，應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)特性，計(jì)算精度和計(jì) 算量等因素。

另外，絲杠雖然是細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，可采用beam梁?jiǎn)卧?jiǎn)化模型，但研究表明采用beam 單元會(huì)產(chǎn)生較大的計(jì)算誤差^[8〇1，故絲杠的單元類型亦設(shè)置為solidl85。

(3) 材料屬性的設(shè)置

在網(wǎng)格劃分完成之后設(shè)置部件的材料屬性。結(jié)構(gòu)大件、電機(jī)座、軸承座和螺母座的 材料是鑄鐵HT300,絲杠、絲杠螺母的材料是高性能優(yōu)質(zhì)鋼8620H;主軸屈于山幾種不 同材料的部件組成的復(fù)合構(gòu)件，其密度用等效密度來(lái)替代，彈性模和泊松比則按其材 料來(lái)近似定義。表2.1是SGM50A臥式加工中心主要零部件的材料屈性。