ＳＣＩＥＮＣＥ＆１ ＥＣＨＮＯＬＯＯＹ ＩＮＦＯＲＭＡ ｆ ＩＯＮ 基于Ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ Ｍ ｅ ｓ ｈ的某车辆回转体复杂结构的有限元分析 篙 ■ 奚文娜 （河海大学常州校区机电工程学院 江苏常州 ２１ ３０２２） 摘要：ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ是世界领先的针对有限元主漉求解嚣的高性能前后处理软件，可以进行快速有限元建模。本文基于ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件 建立了某车辆回转体复杂结构的有限元模型，分析了其关键部位在不同工况下的力学性能。 关键词：ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ 有限元 中图分类号：Ｔｌｉ一３ ９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－－３７９１（２００８）］２（ｂ）－００４２－－０１ ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ是世界领先的针对有限元 主流求解器的高性能前后处理软件，它提供 幢幡 —一 工程技术 网格的优劣对整个结构分析的有效性和可 对回转体建立有限元模型如图ｌ所示。 靠性具有全局性的影响。网格的类型及疏 了交互化建模功能和广泛的ＣＡＤ和ＣＡＥ 密同样取决于分析的目的与精度要求。 软件接口，应用ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ可以进行快速有 在对模型进行网格划分时，应注意以 限元建模。某车辆的回转体是其功能结构 下几点。 的重要组成部分，本文基于ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软 （１）自动划分和人工干预相结合，遵循 件，针对某车辆的回转体复杂结构，综合考 计算精度和计算耗费的平衡原则，提高分 虑与之相连结构的影响，从整体上进行了有 网效率。 限元分析。 （２）每步分网及时检查单元质量，及时 修正，以免计算结果出现大的误差。 １回转体的网格划分 （３）有限元网格与结合几何特征的协调 网格划分是有限元前处理中的主要工 性。 作，也是整个有限元分析效果的关键所在。 某车辆的回转体形状不规则，整体结 构复杂，因此手工六面体网格很难划分，而 由ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件自动划分的四面体网格 将会降低求解精度，且增加计算时长。因 为回转体大部分都由板件焊接而成，所以， 在ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件中建立其面模型，采用 自适应自动网格划分和手工划分相结合的 方法建立回转体有限元模型。生成网格的 单元类型为ｍｉｘｅｄ型，单元ｃａｒｄ ｉｍａｇｅ的选 择为ＰＳＨＥＬＬ，即为壳单元，单元总数为 ２３４１７个，精度符合要求。材料为Ｑ２３５，弹 性模量为２．０Ｅ＋０５ ＭＰａ，泊松比为０．３，密 图１ 回转体整体有限元模型 度为７．８２Ｅ＋０３ｋｇ／ｍ 。 ‘ －●■ ▲ ＿ｌ ＿＿ 图２ 工况１回转体垂直方向位移图 图４ 工况２回转体垂直方向位移图 。 一 Ｉ 图３工况１回转体应力图 图５工况２回转体应力图 ４２科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＯＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２有限元模型的约束和载荷的施加 回转体底部和回转支撑座的转动部分 通过螺钉固定，在模型上对回转体底部螺 钉所在圆周加约束，节点ＸＹＺ三个方 向的位移和转动。二维壳体单元和三维实 体单元的连接利用ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中提供的刚 性单元ＲＢＥ２。在回转体的六个耳轴处建 立刚性单元，模拟螺栓连接。 根据设计要求，回转体尾部的左右耳轴 处垂直位移为设计关键，所以，以这两处所受 载荷为基准，选取不同工况。在ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ 中，建立两个ｌｏａｄｓｔｅｐ（载荷步），对两个工况进 行静力分析。 ３有限元分析计算结果 对建立的回转体的有限元模型，施加 了上述约束和载荷以后，进行静力分析，得 到如下结果。 （１）在工况ｌ，回转体的最大位移分布在 回转体的左耳轴部位，该处耳轴中心位移值 为２．３３８ｍｍ，垂直方向位移值为２．２３１ｍｍ； 应力最大值为１９７ＭＰａ。 （２）在工况２，回转体的最大位移分布在 回转体的右耳轴部位，该处耳轴中心位移值 为２．０５５ｍｍ，垂直方向位移值为１．９５８ｍｍ； 应力最大值为ｌ９２ＭＰａ。 ４结语 通过建立回转体的有限元模型，掌握 了回转体在不同工况下的力学性能，为进 一步的研究工作打下了基础。 参考文献 ［１】于开平，周传月，谭惠丰．ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ从 入门到精通【Ｍ】．科学出版社，２００５． 【２】曾攀．有限元分析及应用【Ｍ】．清华大学 出版社，２００４． 【３】熊珍兵，罗会信．基于ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ的有 限元前处理技术【ＭＪ．排灌机械，２００６，６．
