制造业CAE发展的现状及构想

主要内容提要一、目前分析工作所存在的四个主要问题：事后分析，即很多分析工作都是市场反馈出了问题才进行分析应力测试试验的欠缺分析工作未流程化，分析报告未标准化。分析工作现在只有静强度分析，欠缺动态分析、疲劳分析以及非线性分析。二、工作计划从整体到零部件级的分析，先拿956!来进行。完成对挖掘机结构件的分析。对装载机的动态分析。对装载机的疲劳分析和研究。完成对压路机YZ18J的模态分析完成对两头忙的分析。应力测试工作的全面开展。非线性分析的加强三、技术管理为了能使设计与分析更加密切的结合起来，使分析真正能够参与到设计中去，对于必分析结构，设计者无论是设计新产品还是对某结构做了改动，小批试制在下发图纸以前必须经由分析主管签字确认，否则不予下发。对于重要的或是分析不能十分确定的构件要进行应力测试试验。狮分析工作未举流程化走分析报告的磨标准化。弄四、分析人箩员配置浊近期包人员唱配置笨·惹强度分析人成员2名那·交多刚体动力佳学分析人员姑1老名旅远期人员配锐置棚榨法诱磁·直强度分析人背员2名彼·时多刚体动力骡学分析2名榨·拌疲劳分析高条手1名永·伤非线性分析嗓高手1名孔五、兆软件配置鸦现在所用的住有限元分析贞软件主要是词MSC公司捆的Patr僵an、Na候stran复，UG公司谊的Fema库p、NX榜Nastr豆an。也有榆做刚体动力尚学分析的，份所用软件为增MSC公司搏的ADAM昼S。这些软雹件能购买是愉最好，购买浊的主要目的的是能够获得导他们的业技术堪服务。蓬有限元分析稀的发展现状何及售构想耽强度、刚度道、稳定性是州机械产品性锅能的重要衡淋量指标岂，理论计算谣只能满足对蹈简单构件的也计算，对于萌大部分结构丑运用材料力莫学理论计算稀有困难。近静年来发展的遮有限单元法精已在机械行背业得到了广贱泛的应用，纪尤其是在汽缸车、航天行袖业已发挥了戒其强大优势病。注在我们山东牛临工利用有将限单元法对躲机械产品进植行静强度分溉析已示取得了一些携成绩，同时绢还存在很大甲的不足，现蜓对分析工作白的发展现状挥做一下汇报馅，同时对有始限元分析的寺近期工作及观远期工作拔做了稿构想游。恼一、发展现械状李1、所做袋的汪分析工作约耽1.1品、线性静强附度分析爹下表所列的抖是所做的一卷些主要的工坑作：饿分析项目痰分析情况描项述伪试验及实际骡反馈情况南953与Z傻L号50F蝇的结构件强唉度分析对比界对两者同时辟进行了整车证强度分析。什由于ZL柄50F舟在实际中坏槐的很少，因跪而分析目标多是使953零结构件的应清力值均小于芒ZL乳50F锅结构件相应滚部位的应力池值。分析表算明在工作装骡置上两者应始力相差不是损很大，前车幻架由于作了议较大改动，蹄其在强度上充存在尖点，闸最终设计人眯员根据分析浅的结构对前乳车架结构形参状作了改动王。竿对953进级行了应力测借试试验（由死北京试验厂胞完成），怒工作装置及慌后车架的应涨力实测值与策计算值相差防在10%以庭内，洪前车架上除予个别点艰外，其它实羞测点应力也钞基本与计算晕值相吻合。呼对953进困行了台架试还验，台架试姿验工况要远险恶劣于实际粥工况。核试验中各点吓的破坏顺序暴均是按有限恨元中指出的遇顺序破坏的你，即应力值屠从大到小依糊次排序。胶933结构扔件的静强度催分析浪对933的酬结构件进行饶了分析，包棵括工作装置四，前车架，咸后车架袖做了台架试奉验，试验中福各危险点的竖破坏情况与载有限分析的铃结果相吻合采。谣吉林大学俭樊浇博士来做动劝应力试验时描也给933畜的动臂上应浑力集中点处右做了应力测稿试试验，测箱试值与分析呀值误差不超着过5%。籍952工作膨装置的静强走度分析言主要是针对迎952的动筑臂强度进行衣了分析，分角析表明确实连在某些点处峡存在强度不慰足的现象，宇对该结构进置行了改进，主从而大大降兰低了破坏点燃处的应力值该。后来经过烂不断的思考难及借鉴他人遣成果我们又钟找到了一种蔬更加合理的诉结构提供给班设计人员做靠参考。烘进行了台架贫试验，台架绢试验的工况递相当于实际谅中的联合工判况，该工况姻对动臂来说放是最危险的蔬，但比起实屈际来没有冲叔击存在。试沃验中动臂没沃有被破坏。玉进行了应力硬测试，动臂然上各点实测题值与计算值旨误差不到5大%。劈655挖掘凝机的工作装宫置静强度分笼析乏对其工作装白置进行了分选析并提出了斑改进意帮见中915H结捎构件的静强伸度分析眠对最终的工个作装置及其库前后车架进推行了分析并船提出了改进血见意。族漂1.2缓、少量的非凶线性分析，血主是做了9倘70防滚翻信驾驶室辫，该分析历闭时两个月，饼使该驾驶室量成功满足了稻国家规定的桨强度、刚度躁与童吸能补标准。苏2、应力测裁试情况求趁2.1磁、北京试验蔬厂所做的9薪53结构件胳的锄静扭态应力测试眼府2.2表、吉林大学鱼樊老师应课疏题要求来做议过两头忙的丢铲装部分己动萄态应力测试鱼，同时为我战们做了93浪3动臂上一典应力集中钱点的若静态茫应力胶测试。臂驶2.3窝、山东大学宪姜博士应课药题要求对9池53结构件娃做了袍静气态应力测试自彩2.4碰、近期测试占组已购买电蛾阻应变仪，抵应力测试的躁工作学马上可以开亦展。肆3、存在问双题超兵3.1俱、词关于许用应洪力的确定问蒜题。装载机匙的工作安全煎系数一般取抵1.5冠，钉理论上来说却许用应力应吉该是材料的旱屈服极限除占以该安全系死数，乖事实上这样饱并不科学，火一是因为针界对不同的受牧力点应当有名不同的安全缸系数，撇比如尖点安色全系数要高乏于母材的安扯全系数。财二是结构有嘉一定的疲劳返寿命，不同李部位按照相矩同的寿命要湿求将有不同乳的许用应力朗值档。蜻具体许用应乓力多大合适浪现在还不能检明确确定，僵这需要长期师的经验积累斧。绪河3.2杠、现在所做宋很多分析工遣作都是市场奖反馈出问题国了才进行分屋析，这样很之不妥当，分熊析的目的在勒于超前把问丽题解决，以铁降低事故出位现的可能性居，从而为企剑业避免不必棚要的损失。雁既然能进行位分析就不能剖对设计的产罚品怀着侥幸搅心理，而应麦该以分析结帖果为标准进刚行相应的设繁计。继建议分析工海作作为一个脾设计必经过颜程来处理，认在下发图纸绸之前应附带赚产品的有限奇元分析说明钳书。惨3渴.3、胖应力谷测试试验做抄的还远远不扮够执，对做好分析妄工作兰试验不能缺医少赴，以后应该哥在试验方面财进行加强伞，尤其是应纹该有我们自胳己的测试小权组有。协蓄3.尼4仰、分析工作诊未流程化，卵在设计者看飘来分析工作召可有可无，石从而大探大章减少了分析厕的工作量态；虎3.5、亡分析报告未蜓标准化。虽3柄.乖5、分析工困作的单一化至。现在所做苗的分析主要腾是静强度分就析，这对提胆高临工的产而品质量还是委远远不够的循，应该增加滑分析的种类帐，开展动态秘应力分析，胃疲劳分析，留非线性分析贸。府二、对分析宜工作的予构想贺1、工作计赵划凝1扮.1、近期阶工作计划床卡本瞎、从整体到致零部件级的盖分析浙，先拿95炎6剪来进行。蔽将95伟6嫩各个系统进以行解剖，一沙层一层的展珠开，分出一院级部件，二图级部件，哪阀些是必分析狮件，需要进促行哪些分析抛。形成一套互完整的分析衰，并制定出雀必分析件明感细。记需要青2丹个月的时间呈。共装载机需要疗分析的几大完部分如下：呆室客条■底变矩器总成牵植狠相■触变速箱总成板■租变速操纵总挂成■前桥总成糕■丽传动轴总成■后桥总成■连杆机构■铲斗总成痰■昼转向器总成■前车架■后车架■驾驶室而见、乓完善对截临工产品臂的分析躲。包括以下巨几个方面：墙（1）急对挖掘机结捡构件的分析刻。包括65惰5及670贫两种类型。败时间3个月堂守谈全·沫对655挖张掘机的工作做装置部分曾趴经分析过,况但分析过程搅中对各种工必况考虑不是宵很全面，需考要进行完善燃。另外还需摩要对其它几报个部分进行禽分析。下面窑列出了需要绑分析的几大狼部分：妄■锻发动机支承■行走系统■行走操动■工作装置■上架总成歼■制回转机构总叫成■下架总成泻■丽推土铲总成幻定骄嗓·成有限元分析锦完成后应做苍相应的应力缠测试试验。截然后修改有株限元模型，逮使有限元模怕型能与实际桂模型相吻合火。锁依据修改后怒的有限元模邻型的结果得熄出现有挖掘尺机分析的最为终结果，出墓具分析报告冲。铸盈辫株·胀与设计人员显进行讨论，荐对某些设计鞠不合理的构剩件加以修改肢，使结构满猎足强度、刚恳度、稳定性辨要求。摧（2弊）对两头忙亿的分析。愤分析的方法匀如同以上所贿述的装载机你与挖掘机。输（3尾）压路机的曾模态分析。健首先对料YZ18J礼进行分析，不由于对这样趁大型的结构普进行模态分异析还是第一荷次，所以需国要的时间要赶长一些，大柳概需要三个昼月（期间有披别的分析任受务可以做）置。做完分析召后应进行相翻应的试验以能验证分析的咐正确性，以严便将来能够欢更好的指导震实际。该分已析结果能够暂帮助设计人峰员降低驾驶摔室的振动，宿提高结构件舒的振动强度困。秆1.1.堆3挨、团应蝇力测试工作般的全面开展课。现在测试娇小组已经购叔买电阻应变费仪，再购买汽一盘些志小的附件就采可以开展应萝力测试工作耕。驴拟块对公司的主休打产品结合肠有限元分析俩的结果进行潮测试乡，一方面可葵以提高有限傲元分析的水歌平，另一方休面会为设计答人员提供有很用的数据疲。魄1佳.2、远期苗工作计划挂堤狱耍、对装载机偏的动态分析灵。动态分析钥包括两方面见的内容，拜分述如下：蔽（1）住装载机在一遮个工作周期它中的应力变余化情况。发在一个循环菜过程中会有拔一些冲击是索静态分析所昂考虑不到的检，动态分析惜可以解决这奴个问题，这度也是现在分技析发展的一随个方向。做宴该项分析时狗应先从有限轧元前处理中系做好模型把廊各阶模态计劳算出来，再源将结果向调入到眠动力学分析松软件（例如买ADAMS谅）蹲中浇进行整个工同作过程的模蕉拟，这样整沉个过程中各坦个关节的受义力情况及冲必击情况就可净以模拟出来身，然后将结定果调入到有厘限元中再次南进行分析计圆算手就可以得出纲整个工作过幕程的应力分晕布情况了。段（2）装塑载机的动力资响应情况。哨即装载机在云受到某种激朋励的情况下刘的位移、速龄度及加速度锐响应。泳做装载机的械动力响应时士应先进行模主态分析，而班后进行瞬态遍响应分析，削随机振动分守析。肉这些数据对恢装载机的性婆能改善很有伞意义。敬撤、装载机的士疲劳分析。深通过疲劳分夕析可飘预知装载机秆的的寿命汽，利用分析是数据对结构连进行改进从浑而提高其寿总命，实现等耗寿命设计，责提高产品的准可靠性。材疲劳寿命分秋析对我公司节现在情况来禾看很有必要邀，为了真正难能使分析结缩果来指导实雁际，该项工针作需要经过举以下三个过寿程：再（1）棵软件的配置缘。现在有限递元分析所用忍的软件为P香atran搂及Nast研ran，M胜SC中所用巨的疲劳分析贵模块为Fa概tigue暑，需要安装园接口，这个帜问题现在灿正待麦解决，要想躺做疲劳分析衫需要首先解图决这个问题究。其它有限俊元软件中有吴的直接带有脖这一模块，怨也可以解决拼这个问题。就（2）呢有限元分析面阶段。即把劳已经计算出似的应力结果窜调入到疲劳别分析软件中敞进行计算尽求客出各结构件前的疲劳寿命旺。提（3）盟试验验证阶愧段。漂至少应对其使中的一个构柳件进行疲劳跪试验，看他想的试验寿命迈，试验方法沙按照国家标名准恼进行歼。将该构件糖的试验寿命映与有限很元选分析得出的芹寿命相比较跪，然后根据别试验结果对拍有限元模型鸭进行修正，塑使得肠分析结果能慢够与试验结臂果相一致。嫁（4）党将其它的构抬件晚计算出毙的寿命追与帝试验亮构件买的寿命对相比较，育修改这些结泰构且使他们的寿闻命相接近，切从而实现等怜寿命设计。障曾、非线性分无析的加强。驶前一段时间士做过一个材倾料非线性的刮项目，即9峡70防滚翻晕驾驶室的分代析。做了一置年多的分析袖工作，深深铜感到非线性姥分析的必要址性世，做非线性天分析可以解禁决以下几个慎问题：漠（1）温解决材料非胶线性问题。跌在我们的分星析结果中有如很多地方已搞超出材料的拐屈服蓄极限，超过姥材料极限后铺就应该用非傲线性分析而东不能继续用点线性进行分陡析。分析表亩明大部分结洗构在超过屈终服阶段后都萌能满足一定剧的寿命要求女，也就是说假并不是说材葬料的许用应固力必须降在宁屈服极限以管下，因而进因行材料非线旺性分析很有均必要。屿（2）焦解决接触问弄题。在现有功的分析中，涨在铰接处只宇是近似模拟攀，在铰接中梢板附近的应焰力值及销轴玻的应力值与患实际偏差较榨大，主要是端因为边界条祸件模拟的不娃够准确，要爬想做这个工录作需要用到暗接触非线性捆的本方法疤。辽（3）柔对零件的加纠工制造工艺晌，焊接工艺顺提出方向上释的指导。这熊一块是非线脱性的特长。妨通过模拟能茶够看出某种增加工方法是顺否合理，焊漠接过程中会凶产生什么样亩的残余应力抓，从而做出笑方向上的指稳导。嚼2、技术管满理纠2.用1、满将设计与分至析密切结合甜起来纯为了能使设影计与分析更处加密切的结丙合起来，使饰分析真正能收够参与到设亿计中去，种对于必分析激结构，造设计者咬无论是设计锄新产品还是计对某结构做虽了改动，佩小批试制虑在下发图纸味以前胡必须顾经由分析主悼管签字确认已，否则不予屈下发。猛对于重要的焦或是分析不凡能十分确定禁的构件要进舱行应力测试区试验。同慎如右果经过分析管后的构件在陈市场中仍然捡出现了批量饿破坏的现象漆,分析衰人员条将负责对该刃构件重新进件行分析,看老是否是分析第上的失误，棚必要时进行奏相应的应力御测试试验。章2.黎2、制定必绳分析件标准导圣对于斯公司的装载偶机、挖掘机演、压路机、点两头忙制定姑必分析件明习细。使设计息人员在设计奴时明确哪些泛是必须进行涌分析的嫌，以便下发察图纸前签字衫确认。玻2.村3族、分析短过程的流程武化。缓雾分析详过程应遵循巡以下流程来畅进行：启2.歉4蚕、验分析报告的贝标准化。百不同的分析田人员将会有心不同形式的经分析报别告，都会存锐在叙述不全手面的现象存姿在，从而给坏设计人员的爬阅读和理解阁带来困难。炮分析报告应注详细、标准令，这样会消隆除因为人员馆的变动而引兴起的报告的蛛多样化，另聚一方面能使籍分析的重要后内容保存下粥来霸，使后来者洲都能看懂看勺明白，能够驾接着以前的亚工作继续向逆下进行，不嗓会造成数据腰的流失抛。成分析报告应纳包涵以下几呀个内容：恶胳、分析原因壳及目标表报、几何模型怒描述告应阐明分析呼对象包涵几明个部件，各滥部件之间的壳连接关系，驱有限元分析域时所忽略的惑部件。拜更、端工作安全系龄数的说明称说明各个部落件的安全系溉数及每个部如件不同部位庆的安全系数滑。看典、验分析类型说寒明僵指出该分析园是哪种类型范的分析，是物线性分析，翠非线性分析铜，屈曲分析榜，动力分析蚂，接触分析逝，模态分析庄，还是其它坦。怖薄、学工况描述卫鄙描述舟所分析的对役象是如何工魂作的，有几开个危险工况躬，说明其约忍束情况及加主载情况。谨抖、慧材料描述兼应说明该项再结构所用到岩的所有材料社类型，相关蝶的材料参数祝，包括屈服笨极限，抗拉糊极限，弹性骗模量，泊松肢比，密度，腐硬化指数。询不同部件的类不同部位的糠许用应力值哭的确定，即追为材料的屈纹服极限或抗烤拉强度除以城其相应的安详全系数。眨盗、有限元前逼处理过程描驰述傍应包括以下臂内容：他（1）模型蛮的导入方式炮（2）分析败过程中共采迹用哪些类型盈的单元，各葡是在什么部么件上应用这每些单元；各胳不同种类的任单元之间是挤如何联结的抵。匀（3）各部能件之间在联栋结处是如何定处理的。悦（4）分析劈参数的设置红晋、分析结果观描述朗包括两个部瞒分戴（1）以应谎力云图形式零显示各部件姐在不同工况伙下的应力分也布情况，各慰个应力云图蔑按照应力值融从大到小的酬方式进行排偷序，所显示煎的应力值均赞为超过许用迫应力值的部递分。如果分同析中没有出戚现超出许用喉应力的情况衫则只显示一