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摘 要：方槽式振动抛光机建立模型分两部分，第一部分是建立几何模型。建立几个模型相似一些建模分方法，但又和其他的方法存在着不同。在建立槽式槽体时是首先建立一些基本元素，然后在此基础上生成高级元素。第二部分是建立有限元模型。建立有限元模型首先要选定单元类型，其次是要设置单元属性，并定义材料属性。
关键词：方槽式振动抛光机 建摸 有限元模型
中图分类号：TQ174 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（a）-0100-01
1 建模
为了保证槽体的整体性，使不同的单元可以很好的连接，本文主要运用了自底而上，节点生成的单元直接建模法。根据槽式振动抛光机的结构特点，建立一半的模型在通过镜像（Reflect），这样就可以给分析带来方便，进而减少了工作量。在此过程中值得注意的是先镜像节点再镜像单元，而节点和单元的增量也要注意是相同的。本槽体的长为1950 mm，高为980 mm，宽为830 mm。槽式振动抛光机的模型如图1。
2 单元的选择
2.1 壳单元的选择
壳单元是结构分析中最常用的单元类型之一。当构件的两个方向上的尺寸远大于另外一个方向的尺寸时，可以将这种三维构件理想化为二维单元以提高计算效率。
采用壳单元的基本原则是每块面板的表面尺寸不低于其厚度的十倍。淬圆柱面，r/t>10，是使用薄壳理论的常用准则（r为圆环的半径，t为圆环的厚度）[1]。
根据各种壳体单元的性质，在槽式振动抛光机的建模过程中采用了薄壳单元shell63单元。
2.2 點质量单元的选取
mass21点质量单元，mass21是一个具有六个自由度的点元素，每个方向可以具有不同的质量和转动惯量[2]。本文采用mass21点质量单元来代替振动电机的附加质量。
2.3 弹簧-阻尼单元的选取
在有限元软件ANSYS中，弹簧-阻尼单元combine 14单元具有1维～3维应用中的轴向或扭转的性能。扭转的弹簧-阻尼器选项是一个纯扭转单元。它的每个节点具有3个自由度的：沿坐标系x、y、z的旋转，此时不能考虑弯曲或轴向力。轴向的弹簧-阻尼器选项是一维的拉伸或压缩单元，它的每个节点具有3个自由度：沿坐标系x，y，z的轴向移动，此时不能考虑扭转或弯曲。橡胶弹簧可以用轴向弹簧-阻尼单元来模拟。根据弹簧-阻尼单元的特性及弹簧-阻尼单元没有质量，所以在本文中选择combine 14单元。
3 材料特性的确定
在ANSYS中计算振动槽体的静力及动力问题，需要先设置好材料的属性和实常数根据设计资料，该槽式振动抛光机的材料属性如表1所示。
下面列出了槽式振动抛光机各个单元的实常数：（1）槽体（shell 63板厚20 mm）（2）弹簧-阻尼单元（combine 14纵向刚度2×103 N/mm）（3）侧面振动电机（两个mass21重量168 kg）（4）底部振动电机（两个mass21重量100 kg）（5）磨料（mass21重量800kg）
4 槽式振动抛光机有限元模型
实体建模完毕，需要对实体划分网格生成有限元单元。ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的进行网格划分的功能。划分网格一般包括以下步骤：指定单元属性、网格大小、粗细控制、网格划分单元形状控制、指定划分对象的类型、选择待划分对象。
在进行ANSYS分析中，在模型的左右两端及方槽的底部各建立相应的单元类型。
然后需要对镜像结果进行NUMMRG操作，以合并重合的实体（特别是单元和节点）。Numbering Ctrls—Merge Items—分别对Node和Element进行合并操作，误差范围可以用默认值。如图2为单元建模方法得到的振动抛光机有限元模型。
参考文献
[1] 张朝晖.ANSYS8.0结构分析及实例解析[M].北京：机械工业出版社，2005（3）.
[2] 任重.ANSYS实用分析教程[M].北京：北京大学出版社，2003（2）.
[3] 刘相新，孟宪颐.ANSYS基础与应用教程[M].北京：科学出版社，2006.
[4] 商跃进，王红.有限元原理与ANSYS实践[M].北京：清华大学出版社，2012（3）.
[5] 王平.滚磨光整加工技术及其应用机械工人：冷加工[D].天津轻王业学院，2002（10）.
[6] 马野，袁志丹.ADINA有限元经典实例分析[M].北京：机械工业出版社，2012（1）.
关键词：方槽式振动抛光机 建摸 有限元模型
中图分类号：TQ174 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（a）-0100-01
1 建模
为了保证槽体的整体性，使不同的单元可以很好的连接，本文主要运用了自底而上，节点生成的单元直接建模法。根据槽式振动抛光机的结构特点，建立一半的模型在通过镜像（Reflect），这样就可以给分析带来方便，进而减少了工作量。在此过程中值得注意的是先镜像节点再镜像单元，而节点和单元的增量也要注意是相同的。本槽体的长为1950 mm，高为980 mm，宽为830 mm。槽式振动抛光机的模型如图1。
2 单元的选择
2.1 壳单元的选择
壳单元是结构分析中最常用的单元类型之一。当构件的两个方向上的尺寸远大于另外一个方向的尺寸时，可以将这种三维构件理想化为二维单元以提高计算效率。
采用壳单元的基本原则是每块面板的表面尺寸不低于其厚度的十倍。淬圆柱面，r/t>10，是使用薄壳理论的常用准则（r为圆环的半径，t为圆环的厚度）[1]。
根据各种壳体单元的性质，在槽式振动抛光机的建模过程中采用了薄壳单元shell63单元。
2.2 點质量单元的选取
mass21点质量单元，mass21是一个具有六个自由度的点元素，每个方向可以具有不同的质量和转动惯量[2]。本文采用mass21点质量单元来代替振动电机的附加质量。
2.3 弹簧-阻尼单元的选取
在有限元软件ANSYS中，弹簧-阻尼单元combine 14单元具有1维～3维应用中的轴向或扭转的性能。扭转的弹簧-阻尼器选项是一个纯扭转单元。它的每个节点具有3个自由度的：沿坐标系x、y、z的旋转，此时不能考虑弯曲或轴向力。轴向的弹簧-阻尼器选项是一维的拉伸或压缩单元，它的每个节点具有3个自由度：沿坐标系x，y，z的轴向移动，此时不能考虑扭转或弯曲。橡胶弹簧可以用轴向弹簧-阻尼单元来模拟。根据弹簧-阻尼单元的特性及弹簧-阻尼单元没有质量，所以在本文中选择combine 14单元。
3 材料特性的确定
在ANSYS中计算振动槽体的静力及动力问题，需要先设置好材料的属性和实常数根据设计资料，该槽式振动抛光机的材料属性如表1所示。
下面列出了槽式振动抛光机各个单元的实常数：（1）槽体（shell 63板厚20 mm）（2）弹簧-阻尼单元（combine 14纵向刚度2×103 N/mm）（3）侧面振动电机（两个mass21重量168 kg）（4）底部振动电机（两个mass21重量100 kg）（5）磨料（mass21重量800kg）
4 槽式振动抛光机有限元模型
实体建模完毕，需要对实体划分网格生成有限元单元。ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的进行网格划分的功能。划分网格一般包括以下步骤：指定单元属性、网格大小、粗细控制、网格划分单元形状控制、指定划分对象的类型、选择待划分对象。
在进行ANSYS分析中，在模型的左右两端及方槽的底部各建立相应的单元类型。
然后需要对镜像结果进行NUMMRG操作，以合并重合的实体（特别是单元和节点）。Numbering Ctrls—Merge Items—分别对Node和Element进行合并操作，误差范围可以用默认值。如图2为单元建模方法得到的振动抛光机有限元模型。
参考文献
[1] 张朝晖.ANSYS8.0结构分析及实例解析[M].北京：机械工业出版社，2005（3）.
[2] 任重.ANSYS实用分析教程[M].北京：北京大学出版社，2003（2）.
[3] 刘相新，孟宪颐.ANSYS基础与应用教程[M].北京：科学出版社，2006.
[4] 商跃进，王红.有限元原理与ANSYS实践[M].北京：清华大学出版社，2012（3）.
[5] 王平.滚磨光整加工技术及其应用机械工人：冷加工[D].天津轻王业学院，2002（10）.
[6] 马野，袁志丹.ADINA有限元经典实例分析[M].北京：机械工业出版社，2012（1）.