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基于PRO/E的DCS40动态地磅数字化设计
2019-06-28 18:55:30 来源:http://www.scalesh.com/ 作者:http://www.scalesh.com/ 【 】 浏览:0次 评论:0

现在工业制造业生产自动化的发展方向是计算机集成制造系统 (CIMS) , 它是现代制造业未来的生产模式。在这里可以选用Pro/E和ANSYS集成, 其原理是通过在Pro/E里建立基础模型, 传输集成文件数据, 利用ANSYS求解计算, 从而得到最终结果。按照这样的方式, 大大节约了产品的生产时间和成本, 从而使快速设计的目的得以达成。

1 建立DCS-40型动态电子汽车衡模型

1.1 DCS-40型动态电子汽车衡的零件生成

Pro/E的三维造型的原理是在实际产品生产过程中, 以产品的毛坯为起点, 然后依次按照设定好的工艺加工流程加工, 一步步形成产品, 最后以数据的形式在计算机中进行模拟转化。对于大部分标准件而言, 工作重复度可以被Pro/E内附的二次开发工具降低;对非标准件而言, 可以在三维造型的基础上, 把二维图纸表示出来。

1.2 对力学模型进行简化计算

本课题所研究的电子汽车衡是四点支承, 静不定支承的一种, 在实际计算中, 为了减少计算难度和降低计算量, 在刚度计算方面以简支梁作为力学模型进行刚度计算。本课题所研究的汽车衡, 是把作用力简化成两个集中力, 对动态电子汽车衡进行承重台面方面的受力分析, 为了简化问题的计算难度, 同时也不影响宏观分析, 应在计算时对一维模型进行受力分析, 并在这基础上讨论台面变形对称重计量误差的影响。

1.3 DCS-40型动态电子汽车衡的总体设计

DCS-40动态电子汽车衡由内外闷板、型钢、上下板和传感板焊接组成, 属于典型钢结构产品。电子汽车衡的型钢要穿过内闷板。内闷板与型钢的连接方式有多种方式, 本产品经设计使型钢内面与内闷板直接焊接, 优点是现场组装方便直接焊接即可;缺点是要求一定的精度, 否则会出现误差导致组装失败。在几何造型时应尽量避免形状的突然变化, 一些小的细节对分析并不重要, 不必在模型中体现, 它只会造成模型的复杂。但有些结构中的细节, 例如倒角、孔等, 有可能是最大应力之所在, 这些细节的选择与否取决于分析的目的。因此必须对结构的预期行为有足够的理解, 以确定模型应包含的细节, 进行有限元分析。

2 对设计的汽车衡模型进行有限元分析

2.1 模型的导入

操作流程:Geometry—import geometry—browse, 然后选择前面用pro/E相应磁盘下所建的模型即可 (只有在安装ansys workbench时把与pro/E的链接建立起来才可以导入pro/E的模型)

2.2 网格的划分

点击mesh会出现一个列表, 在Details of Mesh里可以控制网格的大小, 在relevance center后面选择medium, 在smoothing后选择medium, 在span angle center后选择medium。点击mesh后点右键插入refinement再选择受载的两个面对其进行细化, 因为这两个面是主要的承载面, 其网格大小对结果影响很大。

2.3 施加载荷、重力及约束

在static structural (as) 上点右键insert选择pressure;然后选择面板上事先做好的两个小面。同样, 如果需要考虑自重的话可以再选择一个地球引力加速度standard earth gravity;g=9.8m/s2, 方向向下, 即沿-Y方向, 在static structural (as) 上点右键insert选择fixed support, 选择4个传感板的表面为固定约束。

2.4 求解

当ANSYS在读取该文件后, 可以发现所得到的几何模型也是一个只有节点和单元的几何模型, 并且这里的节点号和单元号与在Pro/E中所自动生成的一样, 分为SHELL43和SOLID92两种单元类型, 原有模型的物理性质全部由单元的性质表现, 如图1、图2所示。波前求解器典型步骤和文件框图如图3所示。

几何模型求解之后得到的文件有数据库文件 (qiche heng.db) , 单元矩阵文件 (qicheheng.emat) , 结构分析文件 (qicheheng.rst) 等。

2.5 对计算结果进行分析

在ANSYS后处理中可以处理的数据一般有两类:基本数据和派生数据。基本数据包括每个节点计算的自由由度度解解, , 对对于于结结构构求求解解为为位位移移张张量量, , 其其他他类类型型求求解解还还有有热求解的温度、磁场求解的磁势等, 这些结果项称为节点点解解;;派派生生数数据据是是由由基基本本数数据据计计算算而而得得到到的的结结果果数数据据, , 通通常常是是计计算算每每个个单单元元的的所所有有节节点点、、所所有有积积分分点点或或质质心心上上的的派派生生数数据据, , 也也称称单单元元解解。。在在结结构构分分析析中中基基本本数数据据为为位位移移, , 派派生生数数据据为为应应力力、、应应变变和和反反作作用用力力等等。。主主要要考考虑虑其其弯弯曲曲变变形形、、应应力力、、应应变变。。理理论论上上最最大大应应力力、、应应变变发发生生在在汽汽车车衡衡的的中中部部。。而而实实际际上上分分析析发发现现最最大大应应力力、、应应变变集集中中在在传传感感板板与与内内闷闷板板的的一一个个交交汇汇处处, , 这这点点的的最最大大应应力力可可以以通通过过焊焊接接工工艺艺消消除除。。然然后后对对其其他他几几种种方方案案进进行行计计算算分分析析计计算算, , 比比较较出出最最优优方方案案。。

图1 SHELL43的结构简图

图1 SHELL43的结构简图  下载原图

图2 SOLID92的结构简图

图2 SOLID92的结构简图  下载原图

图3 波前求解器典型步骤和文件框图

图3 波前求解器典型步骤和文件框图  下载原图

3结束语

电子汽车衡是用使应变电测重原理进行货物称重的一种衡器。基于三维软件Pro/E对DCS40结构进行建模设计, 提出多种改进方案, 利用ANSYS等工具对多种方案汽车衡进行静力分析, 确定新方案, 并对新方案进行有限元分析, 直至设计出理想方案。此方法建模过程快捷、效率高、大大降低了生产成本, 有比较好的现实推广意义。

Tags:地磅 责任编辑:admin
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