型材使用的强度刚度校核方法

2020-04-22隆彩云

价值工程 2020年8期

隆彩云

摘要：在进行机械设计时，为保证所设计的机械零件能安全、可靠地工作，在进行设计工作时应考虑强度、刚度是否满足要求。强度、刚度的校核方法有计算校核法和CAE有限元分析法。计算校核法结合三维软件获取截面特性参数，适用于简单的受力模型情况。CAE有限元分析法是现在较为普遍使用的方法。文章针对型材利用Creo三维绘图软件采用两种校核方法进行强度刚度校核。

Abstract： In mechanical design， to ensure that the designed mechanical parts can work safely and reliably， strength and rigidity should be considered when designing. There are two methods for strength and rigidity checking， which are the calculation checking method and the CAE finite element analysis method. The calculation checking method combined with 3d software obtained the cross section characteristic parameters is fit for simple force model. The CAE finite element analysis method is now more commonly used method. This paper uses two kinds of checking methods to check the strength and rigidity of profile by Creo 3d drawing software.

關键词：型材;强度;刚度;计算;CAE有限元分析;Creo

Key words： profile;strength;rigidity;calculation;CAE finite element analysis;Creo

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）08-0221-04

0 引言

强度要求就是指零件中的应力不得超过允许的限度。对于韧性材料，当其上最大正应力达到材料的屈服强度极限时，便认为其发生失效;对于脆性材料，当其上最大正应力达到材料的抗拉强度极限时，便认为其发生失效[1]。原则上可以采用以下措施提高零件强度：采用强度高的材料;使零件具有足够的截面尺寸;合理地设计零件的截面形状，以增大截面的惯性矩;采用热处理和化学热处理方法，以提高材料的力学性能;提高运动零件的制造精度，以降低工作时的动载荷;合理地配置机器中各零件的相互位置，以降低作用于零件上的载荷等[2]。

刚度要求是指零件在工作中所产生的弹性变形不超过允许的限度。原则上说，为了提高零件的整体刚度，可采取增大零件截面尺寸或增大截面的惯性矩;缩短支承跨距或采用多支点结构，以减小挠曲变形等。

1 举例说明

一条截面形状如下的型材（见图1），材料为Q235，长度1000mm，两端固定，在其中间部位加载150kg的载荷，试校核其强度、刚度。

1.1 采用CAE有限元分析法，利用Creo Simulate软件进行强度刚度校核

①在三维绘图软件Creo中绘制数模。

②进入simulate，选择“应用程序—simulate”（见图2）。

③分配材料属性，选择“材料分配—更多—steel. mtl—确定”。

④添加约束（见图3）。

⑤划分载荷区域，选择“精细模型—曲面区域—草绘—确定” （见图4）。

⑥添加载荷，选择“力/力矩—选择曲面区域—输入力值（1500N）—确定”。

⑦网格划分，确定网格尺寸，选择“精细模型—控制—最大元素尺寸—分量—输入元素尺寸（10mm）-确定”。

⑧网格划分，选择“AutoGEM—创建”（见图5）。