在裝配體結(jié)構(gòu)分析中，為結(jié)合部建立合理的等效力學(xué)模型是決定有限元模型能否 真實(shí)反映實(shí)際結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的關(guān)鍵步驟之一。本課題中，立柱與床身通過螺栓連接，
屬于固定結(jié)合面。而對(duì)于固定結(jié)合面，通常使用接觸單元法、自定義虛擬介質(zhì)層法或 線性彈簧一阻尼單元法建立結(jié)合部的力學(xué)模型。
1) 接觸單元法在結(jié)合面處建立接觸對(duì)，屬于非線性分析，需要設(shè)置接觸剛度。由 于在ANSYS模態(tài)分析過程中忽略模型的非線性行為[26],故此方法不適用于模態(tài)分 析。
2) 虛擬介質(zhì)層法假定結(jié)合面上各點(diǎn)均勻接觸，并且所有的接觸點(diǎn)具有相同力學(xué)性 質(zhì)，在結(jié)合面間建立虛擬介質(zhì)層模擬結(jié)合部，如圖2.10所示。在構(gòu)件A、B間建立虛 擬的介質(zhì)層，各構(gòu)件與介質(zhì)層的連接視為剛性連接，而結(jié)合面的力學(xué)性能用虛擬介質(zhì) 層的材料常數(shù)來模擬[27]。使用該方法建模需要確定介質(zhì)層的厚度、剛度等特性參數(shù)。
3) 彈簧一阻尼單元法依據(jù)結(jié)合部表現(xiàn)出既有彈性又有阻尼，既儲(chǔ)存能量又消耗能 量的“柔性結(jié)合”本質(zhì)特性，用若干組彈簧、阻尼器將兩個(gè)子結(jié)構(gòu)連接起來，如圖 2.11所示。
該方法是目前最成熟、應(yīng)用最廣泛的方法，只要合理確定結(jié)合部彈簧一阻尼單元 的數(shù)量、布置方式以及特性參數(shù)，可較真實(shí)地反映原結(jié)合部的力學(xué)特性。
如圖2.12(a)所示固定結(jié)合面，構(gòu)件A受正向作用力P,作用力通過結(jié)合面?zhèn)鬟f到 構(gòu)件B。由于結(jié)合面面積較大，可忽略連接點(diǎn)之間產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)角，且結(jié)合面之間沒 有剪切作用力，因此只需用一組沿作用力方向的等效彈簧一阻尼單元即可模擬結(jié)合面 的動(dòng)力學(xué)特性，如圖2.12(b)所示。使用彈簧一阻尼單元等效后的結(jié)合面可視為山構(gòu)件A、B以及結(jié)合部J三部分組 成，
其中，C,、C2、…、為結(jié)合面上對(duì)應(yīng)各對(duì)連接點(diǎn)間的阻尼；&、&、…、^則
為結(jié)合面上對(duì)應(yīng)各對(duì)接點(diǎn)間的剛度。
當(dāng)結(jié)構(gòu)所受載荷的形式、方向比較復(fù)雜時(shí)，結(jié)合面存在多個(gè)方向的自由度，每個(gè) 方向的自由度都要采用一組連接單元，即對(duì)應(yīng)兩連接點(diǎn)間通過多組彈簧一阻尼單元連 接。此時(shí)c,、c2、…、s、^、^、…、^均為對(duì)角陣，其對(duì)角元素分別為兩連接點(diǎn) 間各彈簧一阻尼單元的阻尼和剛度。假設(shè)第i對(duì)連接點(diǎn)間在X、y、z三個(gè)方向上分別用 —組彈簧-阻尼單元連接，各向剛度和阻尼分別為Q、cv、c;、夂、&、夂，則該對(duì) 連接點(diǎn)的阻尼和剛度矩陣分別為：
使用彈簧一阻尼單元建立結(jié)合面力學(xué)模型需要合理確定連接的數(shù)量與位置，布置 結(jié)合部連接點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意：
1) 面積較大的結(jié)合面可簡(jiǎn)化為多行、多點(diǎn)連接的形式，且行數(shù)、每行連接點(diǎn)數(shù)應(yīng) 根據(jù)結(jié)合面的大小、形狀、剛度、邊界條件等因素合理確定。連接點(diǎn)數(shù)量過少容易造 成結(jié)合面的局部分離，太多則會(huì)引入不必要的高階模態(tài)；
2) 各連接點(diǎn)的自由度數(shù)應(yīng)根據(jù)結(jié)合部的結(jié)構(gòu)形式、外載荷的特點(diǎn)以及幾何邊界條 件等因素合理確定。
本文采摘自“SGM50A臥式加工中心關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)分析與動(dòng)態(tài)優(yōu)化”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！
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