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2.1.3體單元模型與殼單元模型的計(jì)算誤差比較

在靜力學(xué)分析中，對于板殼單元，只有板面的顯示結(jié)果符合工程實(shí)際，板內(nèi)顯示為板面之間的線性變化，不一定符合工程實(shí)際^[19]。因此，若需考察板殼內(nèi)部變形及應(yīng) 力分布，應(yīng)選用實(shí)體單元進(jìn)行離散。

本文主要對加工中心的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行模態(tài)分析，擬通過采用殼單元模擬結(jié)構(gòu)件的壁板降低計(jì)算量，提高計(jì)算效率。以一簡單結(jié)構(gòu)為例，如圖2.2所示，考察殼單元模型與體單元模型的計(jì)算誤差。實(shí)例各側(cè)壁的值與本文研究對象相當(dāng)，滿足使用殼單元離散的要求。分別建立其殼單元和實(shí)體單元有限元模型，并比較模態(tài)計(jì)算結(jié)果。

分別采用體單元soli(i45、solid95、solid92和殼單元shell63進(jìn)行離散，單元尺寸從 30mm開始，以5mm的間隔遞減，直至各階模態(tài)頻率與上一次計(jì)算結(jié)果相差小于 1%,此時的解作為該單元模型的最終計(jì)算結(jié)果。考慮到高階實(shí)體單元的精度較高，以采用_S_〇lid95單元建立的有限元模型的計(jì)算結(jié)果作為其它單元模型計(jì)算誤差的參考標(biāo) 準(zhǔn)，比較結(jié)果如表2.1所示。

表2.1	不同單元^	莫型的計(jì)寞	f結(jié)果比較(單位：Hz)
階次	1階	2階	3階	4階	5階
solid一95	1357	1451	1616	1734	1797
sol id一45	1358	1452	1617	1736	1798
相對誤差/(%>	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
sol id一92	1368	1463	1622	1741	1804
相對誤差/(%)	0.9	0.83	0.4	0.4	0.4
shell63	1317	1409	1576	1693	1771
相對誤差/(%)	-2.9	-2.9	-2.5	-2.4	-1.4

由表2.1中數(shù)據(jù)可得，體單元模型的各階模態(tài)頻率誤差均小于1%,而殼單元模型的計(jì)算誤差控制在3%以內(nèi)，比體單元模型計(jì)算誤差略大。

建立實(shí)際結(jié)構(gòu)的有限元模型時，在誤差允許情況下，應(yīng)力求減少計(jì)算量。機(jī)械結(jié) 構(gòu)件中通常存在大量的板殼實(shí)體特征，若需要進(jìn)行模態(tài)分析，在殼單元適用和誤差允許的情況下，可使用殼單元替代體單元模擬板殼實(shí)體，可在保證計(jì)算精度的同時大大縮小計(jì)算規(guī)模，提高分析效率。尤其是對于大中型的結(jié)構(gòu)，效果更明顯。

本文采摘自“SGM50A臥式加工中心關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)分析與動態(tài)優(yōu)化”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請注明！

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分類：加工中心

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