基于两种网格划分的注塑机机械手横梁的有限元分析.pdfVIP

学兔兔 第5期(总第 168期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．5 2011年 1O月 MECHANICAL ENGINEERING AUT0MAT0【N 0eL 文章编号：1672—6413(2011)10—0061—02 基于两种网格划分的注塑机机械手横梁的有限元分析 王颜辉，李春英 (太原理工大学机械212程学院，山西 太原 030024) 摘要：利用Pro／M对注塑机机械手的横梁进行有限元分析，计算出横梁的变形量，不仅对设计产品的性能进 行了理论验证，也为以后的优化设计、灵敏度分析提供 了依据。同时将加载好载荷和约束的模型导入到 ANSYS中进行计算，通过两种不同单元网格划分的有限元分析软件的比较，得出了高阶单元和低阶线性单元 在收敛方式上的差异。 关键词：ANSYS；Pro／M；注塑机机械手；横梁；有限元分析 中图分类号：TP241．2 文献标识码：A 0 引言 横梁底部一端固定在底座上，机械手的其他装置 注塑机机械手的横梁上装有导轨，作为抓取装置 沿横梁轨道前后运动实现取放物，取机械手运动到最 实现产品运输的 “轨道”，它承担着整个抓取装置的 大位移时作为研究对象，简化之后的模型如图 1所 重量，虽然注塑机机械手抓取装置重量只有200kg， 示。在横梁底部添加位移约束，横梁轨道上施加压力 但是由于横梁的跨度较大，为了保证其能达到所需的 载荷 ，横梁的材料为A12014，弹性模量为73084．4 精度而不产生大的挠度，有必要对其挠度进行分析， MPa，泊松 比为 0．33。 从而验证结构设计是否合理。本文采用两种不同方式 划分网格的有限元分析软件对其位移进行计算，并对 两种分析结果进行比较，为以后有限元分析工作中选 择分析软件提供依据。 1 分析软件的确定 在有限元分析的网格划分上，有两种不同的方 法，H方法和P方法。h—method采用简单的形状函 数，通过增加单元数量增加节点，而各单元形状函数 不变；P—mehtod采用比较复杂的单元形状函数，通 过增加单元阶数来增加节点，而单元数量不变。h— 图 1 横梁简化模型 method适用于任何类型分析，但是P—mehtod只适用 2．1 基于P方法划分网格的有限元分析 于线性结构静力分析，根据所要解决的问题，h— Pro／M环境使用了高阶单元，单元阶次最小为 method需要的网格 比P—method更细 ，P—mehtod用 3，最高为9，默认的网格划分尽管看起来不够密但 较粗糙的网格也能达到较高的精度_】J。 是由于采用的是高阶单元，基本上可以保证计算结果 为比较两种分析方法效果的差异，在施加的载 的精度。在 Pro／M 中定义好材料、位移约束、载荷 荷、约束以及材料完全相同的情况下，本文分别采用 之后就可以进行运算了，在分析计算中，按照 P方 两种不同划分网格方式的分析软件来对机械手的横梁 法的网格划 分方式生成 了 7971个单元，采用 进行有限元分析，其中Pro／M采用P方法划分网格， Single—PassAdaptive求解方式 ，得到横梁的最大位 ANSYS采用H方法划分网格 。 移为0．3695mm，边界约束及求解结果如图2所示。 2 分析方案的确定 2．2 基于H方法划分网格的有限元分析 收