基于SolidWorks Simulation 重型折弯机机架部分失效分析案例

CAE打铁小门徒

作者：王毅（技术邻id）

solidworks Simulation是一款非常优秀的分析软件，直接集成于SolidWorks中，使用方便简单、快捷，摆脱了旧有有限元软件的是新一代CAD/CAE一体化的主流软件之一。

  重型折弯机架分析需求：

机架横梁孔 受到9000000N力（3个孔直径为400mm的受力区域），分析左右侧柱结合部分的受力情况。螺栓预紧力为默认为1267N/M

1.1 模型处理

     在进行分析之前，需要首先对模型进行处理，比如焊接件或者装配件，如果已经是连接成一体的，尽量处理成一个零件（利用SolidWorks的连接命令可以将多个零件处理成一个零件），并将零部件中的细节特征压缩或删除，这样有利于减少网格数目，提高计算效率；如果模型基本对称可以处理成模型的一半或者1/4，进一步减少网格数目，设置时以对称代替。如下图所示，机架由3个部件构成，处理成3个零件后，进一步将模型简化成1/4（部件上的一个倒角，非关键部位孔等隐藏）

1.2 建立算例

     在SolidWorks中，打开Simulation的插件并建立静力分析算例，最好以英文命名：

1.3 算例设置

在算例中以此设置：

A零件的材质

B螺栓及接触关系（设定全局无穿透，虚拟螺栓扭矩为1267N/M）

C固定及对称关系（理想化底部固定，设定对称关系）

D外部力（总共900T，设置时注意分割受力区域和力的大小）

E网格划分（因为模型只有1/4，可以网格为良好，提高计算质量）

详细设置过程就不一一详述，注意接触关系和网格的设置。

1.4 运行

   设置完成点运行，对案例进行分析计算：

1.5 结果查看和评估

   应力：最大应力为280MPa，超过屈服，存在失效区域；最大值在中间台阶结合处；

安全系数：查看安全系数小于1、2、3区域的是小区域分布情况：

安全系数为1：时，结合处有应力集中的失效存在；

安全系数为2时：结合处以及顶部螺栓处等存在失效风险

安全系数为3时，失效区域进一步增大，多处存在失效风险；

顶部螺栓孔受力（预紧力在1267N/M时）：（螺栓依次从底往上8个）

   此设备，在正常使用时，没有问题，但是客户私自使用设备进行超负载的制造，造成开裂，开裂区域与安全系数为3的螺栓链接区域失效基本一致，经过分析，可以证明，从设计上，此设备结构在超过一定负载时，容易开裂，这个是结构本身决定的，所以后续设计时采用了其他的结构，不再使用此结构!!