机械重工行业有限元仿真实践经验

  通用机械行业涵盖的工业品、覆盖的工业领域非常多，是各类工业应用领域的基础。在其产品研发、设计、运行等阶段，在考虑其满足工作要求的同时，必须考虑安全性、稳定性、经济性等各项指标。因此，CAE分析技术是通用机械研发、设计所不可缺少的技术和手段。机械重工行业有限元分析应用范围广泛，通用机械包括各类动力机械、驱动机械、工程机械、传动机械、液压控制机械、各类加工机械设备等。

  我们的有限元仿真解决方案广泛应用于机械重工行业领域，例如：旋转机械、电机、锅炉、风力发电、传动机械、泵、阀、建筑工程机械、加工机械（机床）、电梯设备等相关工业品的研发设计工作中。

案例1.风轮联轴器与轮毂连接螺栓静强度分析

      风轮联轴器连接着轮毂与齿轮箱，风轮联轴器与轮毂之间的螺栓连接强度也是非常重要的。分析中对模型进行适当的简化，对关心部位进行网格细化，创建连接螺栓，施加螺栓预紧力，定义零件之间的接触关系。

目前风电行业中最关键的问题主要是模型的合理简化、轴承的模拟、叶片复合材料的模拟、螺栓连接、焊缝疲劳分析以及大量的接触非线性和几何非线性分析。  

针对风电制造领域关注的各种线性、非线性、接触，模态等静力，动力学问题，作为世界上最优秀的非线性分析软件——Abaqus有针对性的提供了相应的分析解决方案。Abaqus的有限元分析能力已经被全球知名风机制造商及其相关项目服务商，科研单位检验并得到了广泛的认可。   

案例2.后底座静强度分析及主底座与后底座连接螺栓静强度分析

主底座是风机上主要的承力部件，其上安装有主轴承，齿轮箱，机舱罩等部件。分析时根据需要对模型进行简化，对局部网格进行优化，定义轴承的连接，各部件之间的接触连接等。载荷中需要添加齿轮箱、发电机、电器柜、机舱罩的质量。

   通用机械行业涵盖的工业品、覆盖的工业领域非常多，是各类工业应用领域的基础。在其产品研发、设计、运行等阶段，在考虑其满足工作要求的同时，必须考虑安全性、稳定性、经济性等各项指标。因此，CAE分析技术是通用机械研发、设计所不可缺少的技术和手段。

案例3.齿轮减速器有限元仿真

某齿轮减速器的有限元仿真强度，疲劳，多体动力学分析。该项目的难点主要在于，齿轮的网格划分，齿轮接触定义，非线性求解控制。

齿轮啮合过程中，齿面易产生表面疲劳磨损。基于疲劳磨损的最大切应力理论，最大剪切应力产生于接触表面附近，如果最大剪切应力超过材料的屈服应力将发生塑性应变，并伴随着外载荷的反复作用，将在发生塑性应变处出现裂纹；因此剪切应力低于屈服应力将不易发生表面疲劳磨损。

疲劳分析类型

应力疲劳仿真（单轴/多轴疲劳，主应力疲劳，VonMises应力疲劳，BS7608焊缝疲劳，DangVan无限寿命疲劳）

应变疲劳仿真（单轴/多轴疲劳，最大主应变疲劳，最大剪切应变疲劳，Brown-Miller组合应变疲劳，铸铁疲劳）

案例4.柴油机有限元仿真-强度疲劳分析

某型柴油机活塞缸进行有限元仿真强度分析，热，和疲劳分析。共3种原型，9种工况。分析重点：采用虚拟拓扑技术合并碎线与碎面，减小网格数量并优化网格质量；采用ANSYS的疲劳模块对其SN曲线进行拟合。

案例5.数控加工机床有限元分析

针对所开发的某机床，通过cae分析研究，对床身底座支点位置作优化排布。主要考虑机床床身自重（未考虑床身上部的结构重量）的情况下，通过调节支点位置，来研究床身的变形情况，并通过分析，给出相对合理的支点支撑方式。

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