Pro-E的結構設計與分析(一)

2013-07-13 by:廣州proe/creo培訓中心來源:仿真在線

Pro-E的結構設計與分析(一)

隨著計算機技術的進步,利用現(xiàn)代CAD/CAE工具對機械結構進行研究已經(jīng)成為一種趨勢。proe能實現(xiàn)幾何建模和結構分析的無縫集成,提高了新產(chǎn)品開發(fā)的效率和可靠性。文章簡述了proe在結構設計中的一般流程,以平面四桿機構為例,說明proe在結構分析中的運用。利用proe建立四桿機構的實體模型,然后進行了機構動力學仿真分析,并驗證了仿真結果的正確性。在此基礎上,采用負荷轉移到結構的方式來定義載荷,對中間連桿進行了結構強度分析,結果表明,這樣更加有效快捷。

0 引言

隨著計算機技術的發(fā)展,計算機輔助設計越來越廣泛地應用于產(chǎn)品設計,這種輔助設計即包括傳統(tǒng)的二維設計的數(shù)字化,還包括零部件的可裝配性、運動學分析及用有限元技術分析零部件的結構強度、剛度和模態(tài)等。

美國PTC公司推出的proeNGINEER (proe)可以完全實現(xiàn)幾何建模和結構分析的無縫集成。用戶在proe環(huán)境下完成零件的幾何建模后,無需退出設計環(huán)境就能進行結構分析,這是目前絕大多數(shù)軟件所不能做到的。在此之前,機械設計工程師進行分析時,首先需要使用幾何建模功能強的軟件進行建模,然后利用IGES或者STEP格式將數(shù)據(jù)導入其它分析軟件進行分析。在這種情況下,最大弊端是數(shù)據(jù)的丟失,分析人員常常需要花費大量的時間和精力進行幾何模型的修復。因此,Pro/MECHANICA可以讓結構工程師將精力集中在設計工作上,在設計初期就能因為結合了分析,從而縮短了整個設計周期并降低開發(fā)費用。

1 proe結構設計的一般流程

傳統(tǒng)機械產(chǎn)品設計過程是先制定設計方案,通過理論分析,計算其運動學或者動力學特性,然后再進行優(yōu)化、強度分析及結構設計等。這個過程單就運動學或者動力學特性分析而言,要經(jīng)過大量的圖解計算或分析計算,繁瑣而復雜。運用proe進行仿真分析,能大大縮短設計周期,其工作流程如圖1所示。

1.1 參數(shù)化建模

參數(shù)化建模是一種使用重要幾何參數(shù)快速構造和修改幾何模型的造型方法,采用參數(shù)化模型,通過調(diào)整參數(shù)來修改和控制幾何形狀,為零件乃至整個產(chǎn)品的自動化驅(qū)動更新提供了基礎。

1.2 機構裝配

裝配過程就是確定裝配體中各組成零件如何連接的過程,零件之間的連接關系即為裝配關系。進行零件裝配時最重要的步驟就是對零部件進行適當?shù)募s束,proe在裝配中提供了多種連接約束,有銷釘、平面、球、軸承等。

1.3 機構分析

機構分析模塊是proe的一個仿真模塊,在機構分析中通過伺服電機驅(qū)動機構運動,還可以添加運動副、阻尼等來模擬現(xiàn)實中的外部環(huán)境,進而分析機構的運動特點。通過仿真分析能夠得到機構元件的位置、速度及關鍵部件的受力情況,從而檢查機構的運動能否達到設計要求,并為后面的結構分析提供負荷輸出。

1.4 結構強度分析

當機構分析獲得系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)載荷后,就可以確定其典型工況下的受力情況并進行結構的強度分析。這里主要是應用Pro/MECHANICA STRUCTURE結構分析軟件包對其進行結構分析和優(yōu)化分析,由于理論已經(jīng)軟件化,即使非專業(yè)分析工程師也能進行復雜模型的結構分析,大大提高了設計效率,增加產(chǎn)品的安全性。

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