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振動篩建立模型時的單元選擇

時間:2012-06-26返回列表

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 振動篩

在建立振動篩有限元模型過程中,單元的正確選取是個非常重要的問題。一般來說,單元選擇的時候要考慮到以下因素:

1.研究對象所處的學科領域;

2.研究對象的有限元模型是否具有對稱性;

3.研究對象的有限元模型是幾維的;

4.該如何設定單元的關鍵字選項;

5.單元實常數以及單元截面屬性的設定;

6.選擇的單元具有或支持哪些計算功能和特性以及單元的使用限制;

7.如何在有限元模型里把不同的單元連接起來;

8.單元結果的輸出。

在以上因素考慮的基礎上,通過對 GDZS2460/2 高效單元組合振動篩的篩框結構進行研究,其后決定用三種單元來建立篩框的有限元模型,它們分別是殼單元中的 shell63、彈簧阻尼單元中的 combin14以及質量單元中的 mass21。其中 shell63 單元用來模擬篩框有限元模型中的薄板和薄殼;ombin14 單元用來模擬篩框有限元模型中的彈簧;mass21 單元用來模擬篩框有限元模型中激振器部分的偏心質量。

殼單元是結構分析中最常見的單元類型之一,當構件某兩個方向的尺寸遠大于另一方向的尺寸時,可以將這種三維構件理想化成二維單元以提高計算效率。采用殼單元的基本原則是每塊板的表面尺寸不得低于其厚度的十倍,對于圓柱構件來說,使用薄殼理論的基本原則是 r/t 10(其中 r 是圓環的半徑,t 為圓環的厚度)。由于振動篩篩框結構可以看成是由薄板和梁結構組成的復雜結合體,因此在振動篩有限元模型的研究過程中,許多學者都是采用了殼單元和梁單元來進行振動篩的有限元分析。但本文認為,如將篩框中的圓橫梁和橫梁按照梁單元來處理并不合適。首先,在同一模型中同時使用殼單元和梁單元兩種單元時,就必須保證所選用殼單元和梁單元有共同的節點自由度和相同的單元階次,否則就要插入剛度單元來保證兩種單元的連接處有共同的節點自由度和相同的單元階次。其次,由于梁單元在有限元模型中被抽象成一條直線,因此在振動篩的有限元模型中,橫梁與側板的交界處也就被抽象成一個節點,這樣就無法確切計算接觸區域的應力分布。這些方面已有學者做了充分的論證。再者,本篩的橫梁是由槽鋼和加強筋板焊接而成的,那么使用梁單元來模擬橫梁的話,如何正確模擬加強筋板將是個問題。另外,經過分析,本篩的圓橫梁、橫梁、加強筋都滿足殼單元的使用原則。綜上所述,為了避免在本模型中同時使用殼單元和梁單元從而造成計算結果不精準,本論文將對整個篩框結構都采用殼單元建模。

ANSYS軟件單元庫中提供多種殼單元,以滿足不同的使用要求。我們現在主要選用shell63來模擬振動篩的篩框結構。Shell63單元既具有彎曲能力又同時具有膜力,可以承受平面內載荷和法向載荷。

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