有限元法及CAE技术在现代机械工程中的应用

来源 :中国科技博览 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xpzcz1994
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  [摘 要]现代社会对机械提出了更高的要求,更加讲求操作的高可靠性与运行的高效率性。随着科技的进步,各种现代技术已经成功运用到现代机械工程中,促进了机械工业的发展,也导致机械工程的规模越来越庞大。如今,有限元法与CAE技术已经在现代机械工程中应用中发挥着重要作用。本文简述了有限元次与CAE技术概念,并结合两种技术的发展现状,探讨了融合技术在现代机械工程的具体应用。
  [关键词]有限元法; CAE技术;现代机械工程
  中图分类号:R374 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)04-0316-01
  随着技术的不断发展,当前世界主流的通用软件都强化了计算机辅助概念。通过计算机的强大运算分析功能,更多复杂工程或产品的力学性能被准确全面的分析计算,也同时更好的优化了结构与性能。基于有限元方法的CAE技术成为了更多人的新宠,也为现代工业的发展带了日新月异的技术创新突变。
  1 有限元法及CAE技术概念
  CAE,全称为Computer Aided Engineering。作为一种采用计算机系统为主要平台和载体的数值分析处理方案,CAE技术能够帮助现代工业中越来越多复杂结构的工程与产品,实现对具体力学性能的分析与处理,并且不断完善结构、优化性能,尤其在产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、弹塑性、热传导、三维多体接触等方面作用突出。
  有限元方法的核心理念是充分运用数学理论,采取无限近似的处理手段,模拟实际存在的物理实体各系统状况,力求通过简单问题的解答就能得到对复杂问题的求解,通过整理彼此间特定关系的要素集,掌握无法准确探知的无限未知系统。因可以探知的单元数是可见的、有限的,因此冠之以“有限”概念。通过这样的分析思想我们知道,如果尽可能拓展单元数量,就能让分析解集更加全面且精准,从而与无限系统的真实情况更加贴近。
  2 有限元法及CAE技術发展现状
  目前,在现代机械生产领域人们广泛关注有限元方法同CAE系统的技术优势,力求加强研发,在更多环节引入该技术提高计算机辅助开发的质量和效率。由于计算机的强大计算能力,有限元方法同CAE系统能够随着计算机的运行实现对不同对象数据精准且高效的计算、设计、分析等,不断降低各种复杂设计难度,并将具有理论难度的问题分解成可以灵活解决的分支问题,从而为机械工程带来了更大的便利性。
  传统的机械工程领域中,产品设计与生产往往凭借工程师的人工智慧与工程经验。多数的产品的结构与其中零部件的构造,基本通过设计图稿的方式完成制作,并且通过样品加工检测后再进行调整和改进,这样的操作模式无疑体现出效率不高、成本较大、周期较长、产品设计创意灵感不足等问题,在资源投入较大的情况下,并不见得能够取得较好的经济收益。運用有限元法和CAE技术后,机械工程的产品设计与生产完全借助计算来完成,人工劳动强度大大降低,同时减少设计流程中的不必要环节,极大提升了设计生产效率,为企业的经济效益争创不少。有限元法和CAE技术环境中的设计过程,就是同时也是不断模拟与改进的过程,能够将几道工序综合进行,在模拟的环境中确保了产品的实际用途与产品质量,对整个机械产业的发展都起到了极大的推动作用。
  纵观现阶段有限元法和CAE技术应用下的CAE软件发展,不难看出在现代或未来很长时间内,该技术都有乐观的发展前景:首先表现在能够无缝集成CAD技术,使得大量通用CAD软件在设计好机械零部件结构造型后可直接进入CAE软件开展有限元分析,利用分析结果进行校准与优化,提升了设计水平和效率。其次网格处理能力增强,有限元法将在分析对象的离散化、有限元求解、计算结果处理等方面表现出更大的优势。第三是可以解决大量非线性问题。
  3 有限元法和CAE技术在现代机械工程的具体应用
  3.1 静态力学分析
  静态力学分析,是现代机械工程中应用有限元法与CAE技术的重要表现,主要是加强对相关产品的形态结构中各种零部件受力分析,或就不同组件之间的作用效果进行分析,从而准确把握各种作用力的大小与方向。对呈现微弱变化趋势的静态力学,有限元法和CAE技术能够通过在计算软件中加载必要的机械二维或三维结构,展开合理的荷载力学分析。采用一般的测量方法,显然无法对机械结构上存在的不明显变化荷载力进行有效捕捉与分析,实际检测的结果存在较大偏差,但在基于有限元分析法的CAE技术中,计算机能够通过高灵敏度的数据处理对客观存在的力学展开准确全面的分析。
  3.2 模态分析
  模态分析是十分重要的研究现代机械结构动力特性的有效方法。该理念体现了在工程振动领域所取得的技术成果。模态分析同样由有限元计算方法来加强技术突破。现阶段的现代机械工程中,人们要掌握机械结构的固有频率特性,就需要利用有限元法与CAE技术,在计算中开展计算模态分析或试验模态分析,利用软件在二维空间或三维空间中布图,从而通过形象化的产品结构描述,来看模态中的特定固有频率、阻尼比或振型等各种过程参数。通过模态分析,将积极掌握机械产品不同结构的动态特定,便于加强设计优化提高质量,积极排查结构隐患故障,不断识别结构负荷,确保机械工程的稳定与可靠。
  3.3 谐响应分析和动态力学分析
  为了能够准确分析机械结果的静态受迫振动,并努力规避因共振、疲劳振动等受迫振动所引发的不良后果,谐响应分析法借助有限元方法和CAE技术重点对机械结构稳态响应进行分析,这些响应可能关系随时间变化而发生正弦波动的载荷对机械结构的影响。对动态力学分析而言,同谐响应一样,能够对机械产品的零部件设计结构进行准确的受力分析,从而掌握发生在机械结构中的周期性或非周期性载荷情况,加强对机械性能的精准测试,提高机械操作中的精准度与高效性。
  3.4 热应力分析
  当前,机械工程技术领域越来越重视热应力问题的求解,从而在如内燃机、蒸汽轮机、燃气轮机以及核动力工程等机械部件加强设计研究。在引入有限元方法和CAE技术后,热应力分析能够更好地处理特殊热传导现象的分析。如针对某机械结构的工作温度与装备温度,一旦两种温度出现不一致,则代表机械结构存在一定的质量装备或设计问题,可用热应力分析在找出问题起因,同步完成对不同元器件的热能感应分析,使得整个机械装置元器件的温度可见且可控,便于管理。
  3.5 屈曲分析
  现代机械工程中的屈曲分析,就是重点研究机械结构中不同元器件能够保持稳定性的受压分析,并且确定受压环境下发生稳定状态变化的临界效应。运用有限元法与CAE技术后,屈曲分析能够更形象地快速完成对机械元器件在遭遇重压下不稳定状态变化的分析,得出可以实现最优稳定性的临界载荷与屈曲模态形状,提高机械零部件的抗性与耐压力。
  结束语
  有限元方法是一种快速有效的检测工件结构与性能的科学方法,随着与CAE技术的深入结合,并在吓呆机械工程中广泛推广应用,必然能够为提高机械工程产品的实际生产质量提高可靠地帮助,同时也能够快速增强结构设计水平,为企业赢得更大的经济效益。相信随着有限元法与CAE技术的研究开发,机械工程的科学含量必然再次提升,不断推动我国机械工程企业的快速发展。
  参考文献
  [1] 郝敬林.探讨有限元法及CAE技术在现代机械工程中的运用[J].工程技术:全文版,2015(12):00262-00262.
  [2] 孙建民,徐冰晶.有限元及其在现代机械工程中的运用[J].科技与企业, 2015(12):184-184.
  [3] 李芬玲.有限元法及其在现代机械工程中的应用[J].四川水泥,2016(5):114-114.
其他文献
[摘 要]努力提高审计能力,使审计工作更好地为改革发展服务,为宏观调控服务,为依法治国服务,为廉政建设服务。通过审计能力的提高,加强审计对权力运行的制约,促进领导干部树立科学的发展观和正确的政绩观,促进审计人员能力、水平和依法行政自觉性的提升。  [关键词]提升 审计能力  中图分类号:F8 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)04-0316-01  审计机关作为政府的专门监督
期刊
[摘 要]电力调度的安全管理是至关重要的,每一个调度人员的准确调度都是保证电网安全有效运营的关键。在电网运行过程中,需要根据实际的不规范行为进行分析,明确实际可能对电网造成的各种安全隐患问题,对可能发生的各种故障进行处理,及时解决电力调度员的错误判断,对可能造成的电力经济损失进行处理。本文将真毒电力调度的安全化管理问题进行分析,根据实际电力调度的实际处理过程,准确的分析电力安全调度的关键内容,对实
期刊
[摘 要]人们对于环境的保护意识越来越强,市政工程建设过程中对于环境的保护工作也要提高重视。本文简要分析了市政工程中的主要问题以及环境意识在这些问题中的应用。  [关键词]环境意识;市政工程;有效应用  中图分类号:R154 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)04-0321-01  市政工程建设已经成为国家重要的民生工程之一,优秀的市政建设能够使居民生活变得更加舒适和便捷。但
期刊
[摘 要]代建项目在投资规模与资金额度上往往较大,并且实施周期长。在代建实施过程中代建单位处于核心地位,需要具备相应的风险意识并且能够对风险进行准确识别,从而保证代建制顺利实施。本文就政府投资项目代建管理模式与风险分析作简要阐述。  [关键词]政府投资项目;代建管理模式;风险分析  中图分类号:R255 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)04-0322-01  代建项目首先是
期刊
[摘 要]为我国运输业做出了巨大的贡献,为我國经济发展起了很大的促进作用。本文主要针对铁路工务段线路的维护问题进行探讨,研究其中出现的一些问题,并对这些问题提出一些建议和方法,希望可以起到一定的作用。  [关键词]铁路工务段 线路维护 目的性 运行性  中图分类号:R363 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)04-0325-01  一、铁路工务段交通线路修护的情况。  目前我
期刊
[摘 要]本文主要针对钣金折弯结构工艺性设计问题进行探讨,在分析钣金结构工艺设计中相关影响因素的基础上,从改进钣金加工工艺的角度和从改进钣金加工模具的角度进行探讨,如何提高钣金结构工艺性设计问题,希望能对于今后的钣金折弯结构加工工艺发展具有一定帮助。  [关键词]钣金加工,折弯结构,工艺性设计,影响因素,对策  中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)04-0
期刊
[摘 要]在我国社会和经济不断发展的条件下,建筑工程建设行业也得到了进一步的发展,建筑工程建设质量会对人们的居住安全产生直接的影响。土建施工是建筑业中极为重要的施工环节,具有应用性强、可塑性多、广泛性大的特点。所以,实施科学管理对建筑业发展有着决定性的影响。土建施工是一个涉及到各个方面的工程项目,其施工管理具有较高的难度。在本研究中,针对土建施工管理中存在的问题进行分析,并为此制定出相关的对策,旨
期刊
[摘 要]重视公务员职业道德规范建设,制定具体、易于操作的规范准则、构建有效的考核体系,为加快公务员职业道德建设提供可靠的制度保障。通过有效途径,要把职业道德作为公务员的自修课,不断提高公务员的职业道德修养。同时要有对性进行职业道德教育,实现公务员职业道德的提高与职业能力的发展的统一。  [关键词]公务员 职业道德 公正廉洁 方法措施  中图分类号:R442 文献标识码:A 文章编号:1009-9
期刊
[摘 要]本文首先阐述了ALC环路的基本工作原理,然后在对比分析了前馈式ALC环路相对于普通ALC环路的优点基础上,给出了AV31型合成信号发生器中前馈式ALC环路的具体应用方法。最后以1431为例,对ALC环路的维修思路进行了简要说明。  [关键词]ALC 调制器 检波器 对数放大 积分器 指数放大  中图分类号:R58 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)04-0317-0
期刊
[摘 要]林业植物检疫标准化是通过制定和实施标准,对林业植物检疫的全过程规范化和系统化,从而达到最佳的防控效果,取得最佳经济、社会和生态效益的活动。林业植物检疫标准化是保证林业发展的基础性活动,是林业现代的重要环节,对促进我国林业的又快又好发展,规范我国社会经济的法制化和规范化进程具有重要的意义。  [关键词]林业植物 检疫 标准化  中图分类号:S7 文献标识码:A 文章编号:1009-914X
期刊