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1、第32卷第12期舰船科学技术Vol.32,No.122010年12月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYDec.,2010有限元分析法在零件实体设计中的应用丁睿,胡继峰,龚剑(中国船舶重工集团公司第七一八研究所,河北邯郸056027)摘要:随着水电解制氢行业的发展,对零件设计的高效性、节约性有了更高的要求。利用Simulation分析软件,通过有限元分析法在基于SolidWorks提供的三维环境中,对零件进行模拟受力分析,得到需要的应力应变设计,在缩短设计及实验时间、优化设计、节约成本方面有显著效果。关键词:有限元
2、分析法;SolidWorks;应力;位移中图分类号:TQ116.2文献标识码:A文章编号:1672-7649(2010)12-0140-04DOI:10.3404/j.issn.1672-7649.2010.12.035ApplicationofFEAinindustrypartdesignDINGRui,HUJi-feng,GONGJian(The718ResearchInstituteofCSIC,Handan056027,China)Abstract:Withthedevelopmentofelectrolyzewate
3、rtechnology,therequestofhighefficiencyandeconomyindesignprocesshavebeenmoreandmoreimportant.UsingSolidWorks,Simulation,FEAtosimulatethestressanddisplacementofpartsina3DCircumstance,respondustheusefulresultsandadvicetoshortenthetimeofdesignandexperiment,economizeloto
4、fcost.Keywords:finiteelementanalysis(FEA);SolidWorks;stress;displacement提供的三维环境中模拟零件或装配体及其受到的各0引言个载荷和约束作用,并通过有限元分析技术可以得到随着水电解制氢设备应用的行业越来越广泛,同零件或装配体各个部位精确的应力及位移情况。3时为了满足更多用户的需求,先后研制出350Nm/h31有限元分析原理及600Nm/h产量的大型中压水电解槽。但由于电极技术的限制,还未找到提高电流密度的有效方法,数学术语中,FEA也称为有限单元法,是一种求
5、导致水电解槽的体积随产量的增加而增大,进而对电解关于场问题的一系列偏微分方程的数值方法。在解槽组装工艺中各个零件的强度提出了更高要求。机械工程中,有限元分析被广泛应用于结构、振动和水电解槽直径的增大,对拉杆、螺母、端压板等零件的传热问题的研究。强度要求也越来越高。使用FEA,通过不同方法理想化几何体,能分析SolidWorks是一款基于参数化实体特征的CAD任何形状的模型,并得到预期的精度。不管项目多么系统,其配套开发的Simulation(原COSMOSWorks复杂或应用领域多么广泛,无论是结构还是热传导分Designer
6、)是一种基于有限元分析技术(即Finite析,所有FEA的第一步总是相同的,从创建几何模型ElementAnalysis数值技术,FEA)的设计分析软件,可开始,给模型分配材料属性,定义载荷和约束,再使用以对零件或装配体的静态、热传导、扭曲、频率、掉落数值近似方法,将模型离散化以便分析。测试、优化及疲劳进行分析,以及对非线性和高级动离散化过程也就是网格划分过程,即将几何模型[1]力学做出分析。利用Simulation软件在SolidWorks剖分成相对小且形状简单的实体,这些实体称为有限收稿日期:2010-08-16作者简介:
7、丁睿(1985-),男,助理工程师,从事电解水制氢设备设计工作。第12期丁睿,等:有限元分析法在零件实体设计中的应用·141·单元。再通过FEA求解将单个单元的简单解,综合成对整个模型的近似解来得到期望的结果(如变形或应力)。将单元称为“有限”的,是为了强调单元不是无限小的,而是与整个模型的尺寸相比之下适度的小。2基于SolidWorks及Simulation的应力应变分析算例为了形象地体现有限元分析法在实际生产中的作用,结合实际算例,对电解槽端压板进行粗略的受力分析,通过其应力应变的变化来对设计工作提供参考和指导,以达到精简
8、材料又不影响结构,有效节约成本的目的。图2从二维草图生成模型2.1模型的建立Fig.2Theformerfromplanarsketch要对设计的零件进行应力应变分析,首先要对该零件建立相应的模型。使用SolidWorks新建1个零2)定义约束。把零件模型的某一部分设置为固件
