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由于隔膜泵進料閥箱結(jié)構(gòu)的改進，要求通過對進料閥箱蓋進行打壓以得到聯(lián)接螺栓的預(yù)緊效果，因此對承受較高壓力的進料閥箱蓋就提出了一定的強度要求。在進料閥箱蓋的分析過程中，由于其結(jié)構(gòu)的特點，模型在進行有限元分析網(wǎng)格劃分時對網(wǎng)格劃分密度有較高要求，既要保證內(nèi)部承壓面的網(wǎng)格密度和均勻性，又要保證總體網(wǎng)格數(shù)量不宜過多以免影響求解速度。
進料閥箱蓋體材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，其機械性能490 MPa，對進料閥箱蓋的計算只考慮柱塞與蓋體密封腔內(nèi)面承受45 Mpa壓強工況，進行靜強度計算，為提高計算效率，根據(jù)進料閥箱蓋結(jié)構(gòu)特點，以實體模型的1/4建立有限元模型，保留R2的圓角特征，采用實體單元solid45劃分網(wǎng)格。進料閥箱蓋與導(dǎo)管支架接觸面施加X向約束，模型對稱面施加對稱邊界條件，內(nèi)部打壓腔表面施加45 Mpa壓強。
ANSYS網(wǎng)格劃分工具欄可進行下列操作：(1)控制Sizing水平；(2)設(shè)置單元尺寸控制；(3)指定單元形狀；(4)指定網(wǎng)格劃分類型(自由或映射)；(5)對實體模型圖元劃分網(wǎng)格；(6)清除網(wǎng)格；(7)細化網(wǎng)格。對進料閥箱蓋的有限元模型設(shè)置整體網(wǎng)格尺寸為10 mm，加載處階梯孔及圓角處小尺寸特征面設(shè)置網(wǎng)格尺寸為5 mm，生成單元共130515個，節(jié)點24606個。分析后結(jié)果顯示最大等效應(yīng)力位于承壓密封腔內(nèi)，可以看出，此時進料閥箱蓋模型的單元劃分效果并不是很好，出現(xiàn)最大應(yīng)力處的單元不夠連續(xù)，存在一定的應(yīng)力集中及應(yīng)力歧義點，對整體模型的強度分析結(jié)果會造成一定程度的誤差。
Hypermesh作為杰出的有限元分析前后處理平臺，擁有全面的求解接口、強大的集合清理和網(wǎng)格劃分功能，能夠高效的建立各種復(fù)雜模型那個的有限元和有限差分模型，其實體幾何和實體網(wǎng)格劃分功能建立了六面體和四面體網(wǎng)格劃分功能的，本文僅從Hypermesh對進料閥箱蓋模型的網(wǎng)格劃分功能為例進行說明。對進料閥箱蓋的有限元模型設(shè)置整體網(wǎng)格最大尺寸為20 mm，加載處階梯孔及圓角處小尺寸特征面設(shè)置最小網(wǎng)格尺寸為1 mm，采用TetraMesher四面體網(wǎng)格自動劃分技術(shù)，軟件即可自動完成網(wǎng)格尺寸由大到小的過渡，無需人工干預(yù)而創(chuàng)建高質(zhì)量網(wǎng)格。模型共生成單元74759個，節(jié)點16216個。分析后結(jié)果顯示最大等效應(yīng)力同樣位于承壓密封腔內(nèi)，134孔內(nèi)側(cè)止口R2圓角處，最大應(yīng)力128.478 MPa、最大變形0.174 mm。
采用Hypermesh劃分網(wǎng)格的分析模型，其分析結(jié)果與ANSYS直接劃分網(wǎng)格的分析結(jié)果相比較，應(yīng)力僅相差0.960，變形相同，但網(wǎng)格質(zhì)量顯然好很多，不再出現(xiàn)明顯的應(yīng)力不連續(xù)及應(yīng)力集中現(xiàn)象，并且總體單元數(shù)量減少了42.70，節(jié)點減少了34.10，計算速度得到明顯提高。因此，對于存在小尺寸特征或形狀復(fù)雜的分析模型，使用Hypermesh軟件劃分網(wǎng)格，不僅可以達到小尺寸特征處網(wǎng)格細化的目的，還同時降低了總體網(wǎng)格數(shù)量，并且能夠取代子模型分析技術(shù)，使分析結(jié)果更快速、準確。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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