midas在機(jī)械工程中的應(yīng)用

1、midas NFX 在機(jī)械工程中的應(yīng)用榮譽出品：了卻（榮譽出品：了卻（QQ：2312611164）制作時間：制作時間：2015.8.20（機(jī)床示例）midas NFX在機(jī)械工程中的應(yīng)用midas NFXmidas NFX是一款基于是一款基于nastrannastran求解器的一款通用型有限元軟件求解器的一款通用型有限元軟件，它為機(jī)械工程中的強(qiáng)度、剛度、疲勞強(qiáng)度、優(yōu)化、振動等提供，它為機(jī)械工程中的強(qiáng)度、剛度、疲勞強(qiáng)度、優(yōu)化、振動等提供一系列解決方案。一系列解決方案。1 1 強(qiáng)度問題強(qiáng)度問題 校核標(biāo)準(zhǔn)：校核標(biāo)準(zhǔn)：misesmises應(yīng)力（第四強(qiáng)度理論）應(yīng)力（第四強(qiáng)度理論） 位位 移（根據(jù)國標(biāo)，機(jī)床

2、中擾度變形為移（根據(jù)國標(biāo)，機(jī)床中擾度變形為0.03/10000.03/1000）2 2 剛度問題剛度問題 3 3 疲勞強(qiáng)度問題疲勞強(qiáng)度問題 4 4 優(yōu)化問題優(yōu)化問題 ：形狀優(yōu)化：形狀優(yōu)化 幾何優(yōu)化幾何優(yōu)化 拓?fù)鋬?yōu)化（簡述拓?fù)鋬?yōu)化（簡述拓?fù)鋬?yōu)化指導(dǎo)設(shè)計方向）（形狀優(yōu)化和幾何優(yōu)化拓?fù)鋬?yōu)化指導(dǎo)設(shè)計方向）（形狀優(yōu)化和幾何優(yōu)化midasmidas提供有專提供有專門的視頻）門的視頻）5 5 震動學(xué)及動力學(xué)問題震動學(xué)及動力學(xué)問題 （專門設(shè)定課程講解）（專門設(shè)定課程講解） 以機(jī)床為例以機(jī)床為例主要載荷：主要載荷：1 1 重力。重力。2 2 切削力。切削力。3 3 慣性力。（慣性力的提取，如視頻）慣性力。（慣性

3、力的提取，如視頻）4 4 減速機(jī)（等一系回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)）產(chǎn)生的交變載荷。減速機(jī)（等一系回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)）產(chǎn)生的交變載荷。分析類型：分析類型：1 1 靜力分析，主要載荷重力，切削力。靜力分析，主要載荷重力，切削力。2 2 準(zhǔn)靜態(tài)分析，主要載荷重力，切削力。準(zhǔn)靜態(tài)分析，主要載荷重力，切削力。3 3 動力學(xué)分析，主要載荷重力，切削力，慣性力。動力學(xué)分析，主要載荷重力，切削力，慣性力。4 4 諧響應(yīng)分析，（可用瞬態(tài)動力學(xué)替換）主要載荷諧響應(yīng)分析，（可用瞬態(tài)動力學(xué)替換）主要載荷正玄交變載荷。正玄交變載荷。機(jī)械工程中的工況 幾何幾何材料屬性材料屬性邊界載荷邊界載荷求解器求解器 后處理后處理網(wǎng)格網(wǎng)格相互作用相互作用幾何的

4、簡化（計算機(jī)硬件許可的情況下盡量和幾何的簡化（計算機(jī)硬件許可的情況下盡量和實際模型一致）實際模型一致）材料屬性賦值材料屬性賦值網(wǎng)格劃分（網(wǎng)格劃分（solidsolid單元節(jié)點只有三個平動自由度單元節(jié)點只有三個平動自由度，不能施加彎矩，旋轉(zhuǎn)），不能施加彎矩，旋轉(zhuǎn)）接觸，焊接（綁定）接觸，焊接（綁定）分析過程真實的載荷工況，也可以利用等效法進(jìn)行載荷等真實的載荷工況，也可以利用等效法進(jìn)行載荷等效效根據(jù)實際的情況確定求解器類型根據(jù)實際的情況確定求解器類型midasmidas提供了很好的后處理界面和提供了很好的后處理界面和3dpdf3dpdf報告生成報告生成器器動力學(xué)之振動學(xué)在振動問題中所研究的對象，如

5、機(jī)器部件或工程結(jié)構(gòu)物等。一般包括三個方面：輸入、輸出和系統(tǒng)模型（或系統(tǒng)特性）。外界對振動系統(tǒng)的作用或引起機(jī)器運動的力?？梢允橇?、力矩，也可以是運動量或振動環(huán)境。振動系統(tǒng)：振動系統(tǒng)：輸入：輸入：輸出：輸出：振動的發(fā)生就是響應(yīng)，包括系統(tǒng)的位移、速度、加速度或內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)變等。系統(tǒng)（輸入）激勵（輸出）響應(yīng)振動分類1 1、按系統(tǒng)論分、按系統(tǒng)論分1 1）響應(yīng)計算（正問題）已知外力、系統(tǒng)參）響應(yīng)計算（正問題）已知外力、系統(tǒng)參數(shù)，求解系統(tǒng)的響應(yīng)（位移，速度，加速數(shù)，求解系統(tǒng)的響應(yīng)（位移，速度，加速度）。主要任務(wù)，在于驗算結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品等度）。主要任務(wù)，在于驗算結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品等在工作時的動力響應(yīng)（如變形、位移、應(yīng)在

6、工作時的動力響應(yīng)（如變形、位移、應(yīng)力等）是否滿足預(yù)定的安全要求和其它要力等）是否滿足預(yù)定的安全要求和其它要求求 。2 2）系統(tǒng)識別或參數(shù)識別（第一類逆問題）系統(tǒng)識別或參數(shù)識別（第一類逆問題）已知輸入（外力）、輸出（響應(yīng)），求解已知輸入（外力）、輸出（響應(yīng)），求解系統(tǒng)的參數(shù)，質(zhì)量，剛度，阻尼系統(tǒng)的參數(shù)，質(zhì)量，剛度，阻尼物理物理參數(shù)識別；固有頻率，模態(tài)阻尼，固有振參數(shù)識別；固有頻率，模態(tài)阻尼，固有振型型模態(tài)參數(shù)識別；頻響函數(shù)、脈沖響模態(tài)參數(shù)識別；頻響函數(shù)、脈沖響應(yīng)函數(shù)應(yīng)函數(shù)系統(tǒng)識別。系統(tǒng)識別。3 3）載荷識別（第二類逆問題）已知系統(tǒng)參）載荷識別（第二類逆問題）已知系統(tǒng)參數(shù)、輸出（響應(yīng)），求解輸入（

7、外力）。數(shù)、輸出（響應(yīng)），求解輸入（外力）。例如：為了避免產(chǎn)品在公路運輸中的損壞例如：為了避免產(chǎn)品在公路運輸中的損壞，需要通過實地行車記錄汽車振動和產(chǎn)品，需要通過實地行車記錄汽車振動和產(chǎn)品振動，以估計運輸過程中是怎樣的一種振振動，以估計運輸過程中是怎樣的一種振動環(huán)境，運輸過程對于產(chǎn)品是怎樣的一種動環(huán)境，運輸過程對于產(chǎn)品是怎樣的一種激勵，這樣才能有根據(jù)地為產(chǎn)品設(shè)計可靠激勵，這樣才能有根據(jù)地為產(chǎn)品設(shè)計可靠的減震包裝的減震包裝 。振動分類2 2、按激勵類型分、按激勵類型分 1 1）自由振動）自由振動 系統(tǒng)受初始激勵后，不再受外界激系統(tǒng)受初始激勵后，不再受外界激勵的振動。勵的振動。 2 2）受迫振動）

8、受迫振動 系統(tǒng)在持續(xù)的外界控制的激勵作用系統(tǒng)在持續(xù)的外界控制的激勵作用下的振動。下的振動。 3 3）自激振動）自激振動 系統(tǒng)在自身控制的激勵作用而產(chǎn)生系統(tǒng)在自身控制的激勵作用而產(chǎn)生的振動，如飛機(jī)內(nèi)埋彈倉的顫振，切削加的振動，如飛機(jī)內(nèi)埋彈倉的顫振，切削加工的高頻振動。工的高頻振動。振動分類3 3、按響應(yīng)類型分、按響應(yīng)類型分 1 1）確定性振動）確定性振動響應(yīng)是時間的確定性函數(shù)。響應(yīng)是時間的確定性函數(shù)。按響應(yīng)持續(xù)的時間分：瞬態(tài)振動（只在較按響應(yīng)持續(xù)的時間分：瞬態(tài)振動（只在較短的時間內(nèi)發(fā)生。），穩(wěn)態(tài)振動（在充分短的時間內(nèi)發(fā)生。），穩(wěn)態(tài)振動（在充分長的時間內(nèi)進(jìn)行）。長的時間內(nèi)進(jìn)行）。按響應(yīng)是否具有周期

9、性分：簡諧振動（響按響應(yīng)是否具有周期性分：簡諧振動（響應(yīng)是時間的正弦或余弦函數(shù)。）周期振動應(yīng)是時間的正弦或余弦函數(shù)。）周期振動（響應(yīng)是時間的周期函數(shù)）準(zhǔn)周期振動（響應(yīng)是時間的周期函數(shù)）準(zhǔn)周期振動（由若干周期不可通約的簡諧振動組合而成由若干周期不可通約的簡諧振動組合而成的振動）。的振動）。2 2）隨機(jī)振動）隨機(jī)振動響應(yīng)是時間的隨機(jī)函數(shù)。響應(yīng)是時間的隨機(jī)函數(shù)。共振定義定義 共振是指機(jī)械系統(tǒng)所受激勵的頻率與該系統(tǒng)的某階固有頻率相接近共振是指機(jī)械系統(tǒng)所受激勵的頻率與該系統(tǒng)的某階固有頻率相接近時，系統(tǒng)振幅顯著增大的現(xiàn)象。共振時，激勵輸入機(jī)械系統(tǒng)的能量最時，系統(tǒng)振幅顯著增大的現(xiàn)象。共振時，激勵輸入機(jī)械系統(tǒng)

10、的能量最大，系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的振型稱為位移共振。此外還有在不同頻率下發(fā)生大，系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的振型稱為位移共振。此外還有在不同頻率下發(fā)生的速度共振和加速度共振。的速度共振和加速度共振。發(fā)生共振的條件發(fā)生共振的條件 1 1）激勵頻率與系統(tǒng)自然頻率（固有頻率）一致或者接近）激勵頻率與系統(tǒng)自然頻率（固有頻率）一致或者接近 2 2）激勵的時間要足以共振發(fā)展。）激勵的時間要足以共振發(fā)展。問題：問題：1.1.系統(tǒng)發(fā)生共振，會出現(xiàn)什么情況，系統(tǒng)一定會遭到破壞嗎？系統(tǒng)發(fā)生共振，會出現(xiàn)什么情況，系統(tǒng)一定會遭到破壞嗎？ 2. 2.激勵的幅值的大小對共振起到什么作用，是不是真如現(xiàn)代激勵的幅值的大小對共振起到什么作用，是不是真如現(xiàn)代的的 美國發(fā)明家特斯拉所說美國發(fā)明家特斯拉所說“用一件共振器，我就能把地球一裂為二用一件共振器，我就能把地球一裂為二”？實例模型簡化模型簡化 材料的材料的本構(gòu)關(guān)系本