機械振動(dòng)計算機仿真機科技論文
一、概述
隨著(zhù)計算機的發(fā)展，人們目前已普遍采用計算機進(jìn)行工程設計，其中計算機輔助設計(cAD)已被廣泛推廣，而計算機輔助工程(cAE)在近幾年也正逐步被人們所接受。本文主要論述了CAE方法中的動(dòng)態(tài)仿真。以往的產(chǎn)品設計，往往是根據設計經(jīng)驗，確定產(chǎn)品的結構形式，待樣機產(chǎn)生后再根據環(huán)境試驗的要求做各種例行試驗，試驗過(guò)程中，機械振動(dòng)常常會(huì )由于設計不當，出現多種多樣的問(wèn)題，這樣只好重新設計。而采用CAE方法后，可以在設計的初期，樣機出來(lái)之前，在計算機上模擬出樣機的結構形式，并在計算機上進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，這樣就可事先了解樣機在機械振動(dòng)中可能會(huì )出現的問(wèn)題，并于設計的初期進(jìn)行修改，使樣機一次設計成功，縮短產(chǎn)品的研制周期。
二、基本原理
1.有限元的基本概念
有限元單元是把連續彈性體看作有限個(gè)單元體，在有限個(gè)結點(diǎn)處聯(lián)結而成的結構，而每個(gè)單元又是一個(gè)彈性體，它具有合法的某些特征。有限單元法的特點(diǎn)在于其分析對象不是整個(gè)結構或子結構，而是以單元的特點(diǎn)位移，作為系統的廣義坐標，結點(diǎn)力一般則表示為結點(diǎn)位移的`函數，由于各單元可根據需要取得很小，所以它們的函數關(guān)系可表達得非常簡(jiǎn)單。有限單元法，原則上適用于各種不同的結構問(wèn)題，是一種適應性很強的數值方法，這種方法可將各種問(wèn)題的分析結果歸結為求解線(xiàn)性代數方程組，就為利用計算機解題提供了便利條件。
2.虛功原理
在固體力學(xué)中，有限元法一般采用虛功原理。虛功原理具體表述為:如果質(zhì)點(diǎn)系在外力作用下是平衡的，則全部主動(dòng)力和約束力在平衡位置算起的任何虛位移上所作虛功的總和等于零。
三、SAP軟件簡(jiǎn)介
SAP是一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于有限元分析的CAE系統，目前已發(fā)展到SAPg.O，它提供了一個(gè)人機對話(huà)的圖形一菜單一提示一命令環(huán)境，使人們可以用多種方法自動(dòng)或半自動(dòng)地構造復雜的有限元模型，并且可以用各種方式觀(guān)看、檢驗構成的有限元模型。此外，它可以把自動(dòng)或半自動(dòng)生成的有限元模型的圖像對應的二進(jìn)制碼文件自動(dòng)轉換為ASCll碼，以供有限元分析之用。在分析過(guò)程中，它提供不同的求解工具，以滿(mǎn)足是靜態(tài)分析還是動(dòng)態(tài)分析，是線(xiàn)性分析還是非線(xiàn)性分析。該軟件的運行結果已被工程驗證。此外，該軟件還提供了后處理系統，可以在屏幕上直觀(guān)地觀(guān)看運行的結果。
四、具體應用實(shí)例
以某發(fā)射機機架作為研究對象。如圖1為某發(fā)射機的外形，該機器高為817.smm，寬為545mm，深為55omm，機架底部裝有四個(gè)JGI一3型減振器，背部裝有兩個(gè)E25型減振器，整個(gè)機架加各個(gè)分機箱，共重140公斤。從以上的論述可以看出，機械振動(dòng)的計算機仿真是具有一定的科學(xué)性和真實(shí)性的。目前，國內一些科研院校及有實(shí)力的企業(yè)已將它運用到實(shí)際工作中，如汽車(chē)、飛機及雷達的研制，并已取得一定的成果，預計隨著(zhù)計算機的發(fā)展，該方法的應用還將有更廣闊的前景。
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