大型電子地磅秤的有限元算法

電子地磅秤的傳統(tǒng)算法并沒(méi)有考慮面板、橫向梁等橫向連接的影響，較難反應(yīng)實(shí)際的情況。本文運(yùn)用有限元軟件Hyperworks進(jìn)行求解及查看結(jié)果。

模型的建立

由于本有限元分析軟件側(cè)重于力學(xué)分析，對(duì)數(shù)模的建立并不是強(qiáng)項(xiàng)。我們可以通過(guò)專(zhuān)業(yè)建模軟件Pro-e、UG、CATIA等對(duì)分析產(chǎn)品進(jìn)行建模，并輸出igs、step、x_t文件，然后調(diào)入Hypermesh進(jìn)行前處理、Radioss進(jìn)行求解、HyperView進(jìn)行后處理。

模型的處理

1. 單元的選取

由上節(jié)提到，此模型有板材與型材焊接而成。根據(jù)有限元理論，該模型板材形狀可用殼單元定義，槽鋼用實(shí)體單元定義，這樣為后繼的計(jì)算節(jié)省大量時(shí)間。

從模型大小、復(fù)雜程度及分析精度考慮，殼單元用高階四邊形單元，尺寸劃分為10mm；實(shí)體單元用高階四面體單元，尺寸劃分為8mm。2.焊接問(wèn)題

焊接方法在Hypermesh中有多種方式模擬，常用的有acm及cweld等，它不像其它分析軟件那樣，在劃分網(wǎng)格時(shí)控制兩零件的對(duì)應(yīng)焊接網(wǎng)格尺寸。本文選用cweld，它需定義焊接間隔及焊點(diǎn)大小，通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)焊接間距及焊點(diǎn)大小，可任意模擬兩零件是滿(mǎn)焊還是間隙焊等焊接方式。

3.材料選擇本大型電子地磅秤行業(yè)，所用的材料主要是Q235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(jié)構(gòu)。

材料參數(shù)：

彈性模量 E=210Gpa

泊松比u=0.3

密度p=7.85e-9t/mm3

4.約束

在實(shí)際使用中秤臺(tái)4個(gè)角分別安裝有一個(gè)橋式數(shù)字傳感器,每個(gè)傳感器由4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?yàn)?/span>X，橫向?yàn)?/span>Y）。在建立約束條件是，把限位器與秤體接觸的部分進(jìn)行Ux，Uy方向的限制，傳感器與托板接觸的部分進(jìn)行Uz方向限制。

5.載荷的處理

選用雙后橋壓在大型電子地磅秤中心線對(duì)稱(chēng)位置處時(shí)的情形為研究對(duì)象。與輪胎接觸的秤臺(tái)面為受力面，如果對(duì)該區(qū)域節(jié)點(diǎn)加載集中力，會(huì)造成應(yīng)力集中，現(xiàn)加載力面，能解決應(yīng)力集中問(wèn)題，并能很好得反應(yīng)力與秤臺(tái)面的垂直關(guān)系。

秤體除了受上述輪胎載荷外，還受自重的載荷，在Hypermesh中可增加重力加速度Grav=9800mm/s2，值得注意的是，必須給材料賦予密度。

該算法能很好的對(duì)模型結(jié)構(gòu)小改動(dòng)進(jìn)行局部修改和驗(yàn)證，大大提高了我們的工作效率。