電子汽車(chē)衡結構設計與應用
隨著(zhù)電子汽車(chē)衡市場(chǎng)化，企業(yè)間的竟爭主要為電子汽車(chē)衡產(chǎn)品性能和制造成本，這就決定設計人員要具有豐富的專(zhuān)業(yè)設計經(jīng)驗和創(chuàng )新能力來(lái)實(shí)現這兩目的。CAE技術(shù)是zui近幾十年才開(kāi)始在我國推廣，它在產(chǎn)品設計創(chuàng )新、縮短開(kāi)發(fā)周期、降低成本等方面發(fā)揮了巨大作用，并取得了明顯的經(jīng)濟效益。CAE 技術(shù)采用虛擬分析方法對結構(場(chǎng))的性能進(jìn)行模擬（仿真），預測結構（場(chǎng)）的性能，優(yōu)化結構（場(chǎng)）的設計，及早發(fā)現產(chǎn)品設計缺陷，為電子汽車(chē)衡產(chǎn)品研發(fā)提供指南，為解決實(shí)際工程問(wèn)題提供依據。
1、本項目是以SCS－3×5/34.5t 電子汽車(chē)衡結構件為研究對象，首先用傳統算法對其強度、剛度進(jìn)行分析，其次再利用有限元技術(shù)對其強度、剛度進(jìn)行分析并提出結構改進(jìn)方案。由于電子汽車(chē)衡結構件較為復雜，有限元分析軟件 Hyperworks 對分析產(chǎn)品數字模型的建立較為困難，我們可以通過(guò)專(zhuān)業(yè)模型構建軟件，如UG、Pro-e、CATIA 等完成此項工作，輸出igs、step、x_t 文件等轉換文件，在調入有限元分析軟件Hyperworks，對不關(guān)心部位進(jìn)行處理及簡(jiǎn)化后求解。
2、傳統的產(chǎn)品設計是根據個(gè)人經(jīng)驗或借鑒他人經(jīng)驗，其可靠性較低，便對產(chǎn)品進(jìn)行初步設計，生產(chǎn)物理樣機。然后對樣機進(jìn)行針對性的試驗測試，若樣機不能體現期望性能特征，設計人員則應尋求設計改進(jìn)以彌補這一差異，重復進(jìn)行“設計—建立—測試”這一循環(huán)過(guò)程，直到產(chǎn)品的zui終設計達到規定的技術(shù)要求為止。這種方法的時(shí)間和成本都較難掌控，它們大部份都用在反復的設計、試驗測試中，但zui終的結果不一定是*的方案。而 CAE 技術(shù)，它替代了試驗測試這一環(huán)節，根據測試要求進(jìn)行模擬，從分析結果中找出不合理的地方反饋給設計人員，以指導設計修改，使產(chǎn)品達到*的狀態(tài)，實(shí)現產(chǎn)品創(chuàng )新。它能夠以zui短的時(shí)間和zui低的成本在計算機上完成產(chǎn)品的優(yōu)化設計與測試。
3、將某個(gè)工程結構離散為由各種單元組成的計算模型，這一步稱(chēng)作單元劃分。離散后單元與單元之間利用單元的節點(diǎn)相互連接起來(lái)；單元節點(diǎn)的設置、性質(zhì)、數目等應視問(wèn)題的性質(zhì)，描述變形形態(tài)的需要和計算進(jìn)度而定（一般情況單元劃分越細則描述變形情況越，即越接近實(shí)際變形，但計算量越大）。所以有限元中分析的結構已不是原有的物體或結構物，而是同新材料的由眾多單元以一定方式連接成的離散物體。這樣，用有限元分析計算所獲得的結果只是近似的。如果劃分單元數目非常多而又合理，則所獲得的結果就與實(shí)際情況相符合。
4、選擇位移模式，在有限單元法中，選擇節點(diǎn)位移作為基本未知量時(shí)稱(chēng)為位移法；選擇節點(diǎn)力作為基本未知量時(shí)稱(chēng)為力法；取一部分節點(diǎn)力和一部分節點(diǎn)位移作為基本未知量時(shí)稱(chēng)為混合法。位移法易于實(shí)現計算自動(dòng)化，所以，在有限單元法中位移法應用范圍zui廣。
5、當采用位移法時(shí)，物體或結構物離散化之后，就可把單元總的一些物理量，如位移、應變和應力等由節點(diǎn)位移來(lái)表示。這時(shí)可以對單元中位移的分布采用一些能逼近原函數的近似函數予以描述。通常，有限元法我們就將位移表示為坐標變量的簡(jiǎn)單函數。
6、分析單元的力學(xué)性質(zhì)，根據單元的材料性質(zhì)、形狀、尺寸、節點(diǎn)數目、位置及其含義等，找出單元節點(diǎn)力和節點(diǎn)位移的關(guān)系式，這是單元分析中的關(guān)鍵一步。此時(shí)需要應用彈性力學(xué)中的幾何方程和物理方程來(lái)建立力和位移的方程式，從而導出單元剛度矩陣，這是有限元法的基本步驟之一。
7、材料選擇，在汽車(chē)衡行業(yè)，所用的材料主要是Q235U型鋼材，其優(yōu)良的焊接性、耐腐蝕性、韌性等優(yōu)點(diǎn)被用于工程結構。在實(shí)際使用中稱(chēng)臺四個(gè)角分別安裝有一個(gè)橋式數字傳感器，每個(gè)傳感器由四個(gè)螺栓連接到傳感器支承鐵上，并由限位器進(jìn)行水平方向的限位（即縱向為X，橫向為Y）。
8、利用大型有限元分析軟件HyperWorks對模型進(jìn)行前處理、求解、后處理。由于它具有強大的有限元網(wǎng)格劃分、模型連接前處理功能和后處理功能，對于模型結構小改動(dòng)，并不需要重新對模型進(jìn)行處理，如上分析中增加橫向連接板、底板時(shí)，只要增加所需零件，并運用焊接單元cweld 進(jìn)行連接。這大大提高了我們的工作效率，并能快速地對模型進(jìn)行局部修改和驗證。
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