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木托盘有限元分析精度的影响因素

作者:路通木包装箱厂 日期:2019-06-06 来源:http://www.mubaozhuangxiang.com.cn/news/122.html

目的 研究有限元软件模拟木托盘抗弯性能时各因素对其分析精度的影响。方法 对木托盘的抗弯性能进行理论分析和有限元模拟。通过计算铺板力学模型得到理论变形值;将 Creo 软件建立的托盘模型导入 Ansys Workbench 进行分析,得到有限元模拟值。采用控制变量法,改变单元类型和网格划分方式,并将结果与理论计算值进行对比分析。结果 采用软件默认的单元类型和经网格划分方式等得到的整体位移结果与理论值的误差为 2.97%。通过对各影响因素的调整,顶铺板的位移结果与理论值的误差为 0.02%。结论 单元数量相同的情况下,高阶单元的分析精度优于低阶单元,六面体单元优于四面体单元。保持其他设置条件不变,细化网格可提高分析精度。

将在 Creo 中建立的双面托盘模型保存为.stp 格式,并导入 Ansys Workbench 进行分析。在工程数据部分添加新材料,输入松木的纵向弹性模量和泊松
比。把托盘各个部件的材料定义为松木,加载头和支座的材料定义为钢材。各构件之间的接触方式默认为绑定,网格划分采取自动分网方式,划分结果见图 3。共生成 1174 个单元,10 567 个节点,系统默认的单元类型为 Solid 186 单元。

木托盘形状规则,适用于扫掠划分方式。对大多数结构静力分析而言,整体控制的默认值足够精确,不需要再去调整网格尺寸的大小。整体分析结果表
明,由软件默认条件下得到的分析值与理论值误差仅为 2.97%。

通过对各种影响因素的探究,可以得到以下几点结论。
1)在单元数量相同的情况下,高阶单元的计算精度优于低阶单元。
2)对于简单模型而言,除四面体网格以外,各种划分方法没有太大区别;四面体单元需要更细化的网格才能达到六面体单元的分析精度。
3)网格细化能提高分析精度。当网格数量较少时,通过细化网格,分析结果会有明显的变化;当网格数量达到一定程度时,再增加网格数量,分析结果的变化就会非常小,此时还会增加计算时间,因此应注意增加网格的经济性。
4)有限元分析与理论计算都是将问题简化后得到的结果,这 2 种方法只能作为参考。要提高参考价值,还应结合实际试验,对模型进行校核。


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