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有限元分析论文开题报告

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有限元分析论文开题报告

机械专业毕业论文开题报告范文(精选6篇)

在生活中,报告与我们愈发关系密切,要注意报告在写作时具有一定的格式。那么什么样的报告才是有效的呢?下面是我整理的机械专业毕业论文开题报告范文,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。

论文题目:

MC无机械手换刀刀库毕业设计开题报告

本课题的研究内容

本论文是开发设计出一种体积小、结构紧凑、价格较低、生产周期短的小型立式加工中心无机械手换刀刀库。主要完成以下工作:

1、调研一个加工中心,了解其无机械手换刀刀装置和结构。

2、参照调研的加工中心,进行刀库布局总体设计。画出机床总体布置图和刀库总装配图,要有方案分析,不能照抄现有机床。

3、设计该刀库的一个重要部分,如刀库的转位机构(包括定位装置,刀具的夹紧装置等),画出该部件的装配图和主要零件(如壳体、蜗轮、蜗杆等3张以上工作图。

4、撰写设计说明书。

本课题研究的实施方案、进度安排

本课题采取的研究方法为:

(1)理论分析,参照调研的加工中心,进行刀库布局总体设计。

进度安排:

2009.3.16-3.20 收集相关的毕业课题资料。

2009.3.23-3.27 完成开题报告。

2009.3.30-4.17 完成毕业设计方案的制定、设计及计算。

2009.4.20-5.15 完成刀库的设计

2009.5.18-5.29 完成毕业设计说明书。

2009.6.01-6.08 毕业设计答辩。

主要参考文献

[1] 廉元国,张永洪. 加工中心设计与应用 [M]. 北京:机械工业出版社,1995.3

[2] 惠延波,沙杰.加工中心的数控编程与操作技术 [M]. 北京:机械工业出版社2000.12

[3] 励德瑛.加工中心的发展趋势 [J]. 机车车辆工艺,1994,6

[4] 徐正平.CIMT2001 加工中心评述[J]. 制造技术与机床,2001,6

[5] 刘利. FPC-20VT 型立式加工中心[J]. 机械制造,1994,7

[6] 李洪. 实用机床设计手册 [M]. 沈阳:辽宁科学技术出版社,1999.1

[7] 刘跃南.机械系统设计[M].北京:机械工业出版社,1998.8

[8] Panasonic 交流伺服电机驱动器 MINASA 系列使用说明书

[9] 成大先.机械设计手册第四版第 2 卷[M]. 北京:化学工业出版社,2001.11

[10] 成大先.机械设计手册第四版第 3 卷[M]. 北京:化学工业出版社,2001.11

1 课题提出的背景与研究意义

1.1 课题研究背景

在数控机床移动式加工中移动部件和静止导轨之间存在着摩擦,这种摩擦的存在增加了驱动部件的功率损耗,降低了运动精度和使用寿命,增加了运动噪声和发热,甚至可能使精密部件变形,限制了机床控制精度的提高。由于摩擦与运动速度间存在非线性关系,特别是在低速微进给情况下,这种非线性关系难以把握,可能产生所谓的尺蠖运动方式或混沌不清的极限环现象,严重破坏了对微进给、高精度、高响应能力的进给性能要求。为此,把消除或减少摩擦的不良影响,作为提高机床技术水平的努力方向之一。该课题提出的将磁悬浮技术应用到数控机床加工中,即可以做到消除移动部件与静止导轨之间存在的摩擦及其不良影响。对提高我国机床工业水平及赶上或超过国际先进水平具有重大意义,且社会应用前景广阔。

1.2课题研究的意义

机床正向高速度、高精度及高度自动化方向发展。但在高速切削和高速磨削加工场合,受摩擦磨损的影响,传统的滚动轴承的寿命一般比较短,而磁悬浮轴承可以克服这方面的不足,磁悬浮轴承具有的高速、高精度、长寿命等突出优点,将逐渐带领机电行业走向一个没有摩擦、没有损耗、没有限速的崭新境界。超高速切削是一种用比普通切削速度高得多的速度对零件进行加工的先进制造技术,它以高加工速度、高加工精度为主要特征,有非常高的生产效率,磁悬浮轴承由于具有转速高、无磨损、无润滑、可靠性好和动态特性可调等突出优点,而被应用于超高速主轴系统中。要实现高速切削,必须要解决许多关键技术,其中最主要的就是高速切削主轴系统,而选择合理的轴承型式对实现其高转速至关重要。其中,磁悬浮轴承是高速切削主轴最理想的支承型式之一。磁悬浮轴承可以满足超高速切削技术对超高速主轴提出的性能要求。但它与普通滑动或滚动轴承的本质区别在于,系统开环不稳定,需要实施主动控制,而这恰恰使得磁悬浮轴承具有动特性可控的优点磁悬浮轴承是一个复杂的机电磁一体化产品,对其精确的分析研究是一项相当困难的工作,如果用实验验证则会碰到诸如经费大、周期长等困难,在目前国内情况下不能采取国外以试验为主的研究方法,主要从理论上进行研究,利用计算机软件对磁悬浮控制系统进行仿真是一种获得磁悬浮系统有关特征简便而有效的方法。这就是本课题的研究目的和意义。

2 本课题国内外的研究现状

磁悬浮轴承的应用与发展可以说是传统支承技术的革命。由于具有无机械接触和可实现主动控制两个显著的优点,主动磁悬浮轴承技术从一开始就引起了人们的重视。磁悬浮轴承的研究最早可追溯到1937年,Holmes和Beams利用交流谐振电路实现了对钢球的悬浮。自1988年起,国际上每两年举行一届磁悬浮轴承国际会议,交流和研讨该领域的最新研究成果;1990年瑞士联邦理工学院提出了柔性转子的研究问题,同年G.Schweitzer教授提出了数字控制问题;1998年瑞士联邦理工学院的R.Vuillemin和B.Aeschlimann等人提出了无传感器磁悬浮轴承。近十年,瑞士、美国、日本等国家研制的电磁悬浮轴承性能指标已经很高,并且已成功应用于透平机械、离心机、真空泵、机床主轴等旋转机械中,电磁悬浮轴承技术在航空航天、计算机制造、医疗卫生及电子束平版印刷等领域中也得到了广泛的应用。纵观2006年在洛桑和托里诺召开的第10界国际磁轴承研讨会,磁轴承主要应用研究为磁轴承在高速发动机、核高温反应堆(HTR-10GT)、人造心脏和回转仪等方面。国内在磁悬浮轴承技术方面的研究起步较晚,对磁悬浮轴承的研究起步于80年代初。

1983年上海微电机研究所采用径向被动、轴向主动的混合型磁悬浮研制了我国第一台全悬浮磁力轴承样机;1988年哈尔滨工业大学的陈易新等提出了磁力轴承结构优化设计的理论和方法,建立了主动磁力轴承机床主轴控制系统数学模型,这是首次对主动磁力轴承全悬浮机床主轴从结构到控制进行的系统研究;1998年,上海大学开发了磁力轴承控制器(600W)用于150m制氧透平膨胀机的控制;2000年清华大学与无锡开源机床集团有限公司合作,实现了内圆磨床磁力轴承电主轴的'工厂应用实验。目前,国内清华大学、西安交通大学、国防科技大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学等等都在开展磁悬浮轴承方面的研究。2002年清华大学朱润生等对主动磁悬浮轴承主轴进行磨削试验,当转速60000r/min、法向磨削力100N左右时,精度达到小于8m的水平,精磨磨削效率基本达到工业应用水平。2003年6月,南京航空航天大学磁悬浮应用技术研究所研制的磁悬浮干燥机的性能指标已通过江苏省技术鉴定,向工业应用迈出了可喜的一步。2005年“济南磁悬浮工程技术研究中心”研制的磁悬浮轴承主轴设备,在济南第四机床厂做磨削试验,成功磨制出一个内圆孔工件,这是我国第一个用磁悬浮轴承主轴加工的工件。此项技术填补了国内空白。近几年来,由于微电子技术、信号处理技术和现代控制理论的发展,磁悬浮轴承的研究也取得了巨大进展。

从总体上看,磁悬浮轴承技术正向以下几个方向发展:

(1)理论分析更注重系统的转子动力学分析,更多地运用非线性理论对主动

磁悬浮转子系统的平衡点和稳定性进行分析;更注重建立系统的非线性耦合模型以求得更好的性能。

(2)注重系统的整体优化设计,不断提高其可靠性和经济性,以期获得磁悬浮轴承更加广泛的应用前景。

(3)控制器的实现越来越多的采用数字控制。为达到更高的性能要求,控制器的数字化、智能化、集成化成为必然的发展趋势。由于数字控制器的灵活性,各种现代控制理论的控制算法均在磁悬浮轴承上得到尝试。

(4)发展了多种新型磁悬浮轴承如:无传感器磁悬浮轴承、无轴承电机超导磁悬浮轴承、高温磁悬浮轴承。此外,磁悬浮机床主轴在各方面也有较大的发展空间如:高洁净钢材Z钢和EP钢的引入;陶瓷滚动体,重量比钢球轻40%;润滑技术的开发,对于高速切削液的主轴,油液和油雾润滑能有效防止切削液进入主轴;保持架的开发,聚合物保持架具有重量,自润滑及低摩擦系数的特点从应用的角度看,磁悬浮轴承的潜力尚未得到的发掘,而它本身也未达到替代其它轴承的水平,设计理论,控制方法等都有待研究和解决。

3 课题的研究目标与研究内容

3.1 研究目标

控制器是主动控制磁悬浮轴承研究的核心,因此正确选择控制方案和控制器参数,是磁悬浮轴承能够正常工作和发挥其优良性能的前提。该课题主要研究单自由度磁悬浮系统,其结构简单,性能评判相对容易、研究周期短,并且可以扩展到多自由度磁悬浮系统的研究。针对磁悬浮主轴系统的非线性以及在控制方面的特点,该课题探索出提高系统总体性能和动态稳定性的有效控制策略。

3.2 主要研究内容

(1)阐述课题的研究背景与意义,对国内外相关领域的研究状况进行综述。

(2)对磁悬浮机床主轴的动力学模型进行分析,并将其数值化、离散、解耦和降阶等,为后续研究

1、 目的及意义(含国内外的研究现状分析)

本人毕业设计的课题是”钢坯喷号机行走部件及总体设计”,并和我的一个同学(他课题是“钢坯喷号机喷号部件设计”)一起努力共同完成钢坯喷号机的设计。我们的目的是设计一种价格相对便宜,工作性能可靠的钢坯喷号机来取代用人工方法在钢坯上写编号。

对钢坯喷号是钢铁制造业必然需要存在的一个环节,这是为了实现质量管理和质量追踪。我们把生产钢坯对应的连铸机号、炉座号、炉号、流序号以及表示钢坯生产时间的时间编号共同组成每块钢坯的唯一编号,适当的写在钢坯的表面。这样就在钢铁厂的后续检验或在客户使用过程中,如果发现钢坯的质量有问题,就可以根据这个编号来追踪到生产这个钢坯的连铸机、炉座、炉号、流序及时间等重要信息,及早的发现并解决生产设备中存在的问题。

目前,在国外像日本、美国等一些发达国家已经实现了对钢坯的自动编号,虽然其辅助设备较多,价格较贵,但大大提高生产的自动化进程和效率。并且钢坯喷号机具有设备利用率高、位置精度高、可控制性能好等优点。而在国内,除了少数的几家大型钢铁企业(宝钢、鞍钢等)引进了自动钢坯喷号机,大部分的钢铁企业仍然处在人工编号的阶段。

实现钢坯喷号的机械化和自动化是提高生产效率和降低生产成本的重要途径之一,钢坯喷号机无论在国内还是国外都会有很大的市场。一方面因为人工的工艺流程不但浪费了大量的能量,而且打断了生产的自动化进程,从而致使生产效率降低,生产成本增加。另一方面由于生产钢坯的车间温度很高,有强烈的热辐射,同时还有大量的水蒸气和粉尘,因此对其中进行人工编号的工人的劳动强度非常大,并且对身体是一种摧残,容易得职业病。所以无论从那个方面看都急需一种价格相对便宜,工作性能可靠的钢坯喷号机来代替人工编号。

作为一个大学生,毕业设计对我来说是展示我大学四年学习成果的一个机会,也是对我的综合能力的一个考验。我本人对“钢坯喷号机行走部件及总体设计”的课题也非常感兴趣,我一定会努力完成这次毕业设计的。总的来说,钢坯喷号机对于钢铁厂和这次毕业设计对于我都是具有现实意义的。

2、基本内容和技术方案

本课题是基于机械设计与电子控制结合的技术来设计钢坯喷号机。经连连轧的钢坯规格为160mmx200mm的方形钢坯,用切割机割成定长,由300mm宽的输出通道送出。

1.基本内容

先拟定钢坯喷号机的总体方案,然后确定钢坯喷号机行走部件的传动方案及结构参数,最后画出钢坯喷号机行走部件的装配图以及零件图。

2.系统技术方案

(1)工作过程:启动机器PLC控制步进电机带动钢坯喷号机到相应的位置,按下启动键发送控制信号传到控制部件(PLC),控制部件发出控制命令给执行部件(主要是行走部件及喷号部件,行走部件带动喷头靠近钢坯表面,然后喷头进行喷号),喷号完成后喷头上升并清洗号码牌。再次移动喷号到下一个钢坯处。

(2)要求实现的功能:行走部件功能(喷号机整体左右的移动,喷号部件的上下前后移动,喷头的左右移动)、喷号部件功能(喷头喷号,清洗号码牌,号码牌的更换)。其中号码为(0—9)十个数字,号码可以变化更换。每个号码大小为35mmx15mm,号码间距为5mm。

(3)实现方案:

行走功能的实现:由于在钢坯上喷号并不需要很精确的定位,所以采用人工控制步进电机的方式移动整体喷号机来粗调。采用液压缸提供动力来推动喷号部件,并采用行程开关控制电机来实现喷号部件上下移动,下行程开关可以控制喷号部件与钢坯表面之间的间距和发出信号使喷头开始喷涂料并向右移动。采用液压缸推动,滚轮在导架上滚动的方式实现喷好机构的前后移动,并采用行程开关控制电机来实现喷头的左右移动,右行程开关可以控制喷头停止喷涂料并回到初始位置和喷号部件向上移动。

喷号功能的具体实现方案由和我一组的同学确定。

3、进度安排

3-4周 认真阅读和学习有关资料和知识,并翻译英文文献

5-7周 钢坯喷号机行走部件的传动方案及总体设计

8-9周 确定钢坯喷号机行走部件结果参数

10-13周 完成钢坯喷号机行走部件装配图及零件工作图

14-15周 准备并进行毕业答辩

1. 设计(或研究)的依据与意义

十字轴是汽车万向节上的重要零件,规格品种多,需求量大。目前,国内大多采用开式模锻和胎模锻工艺生产,其工艺过程为:制坯→模锻→切边。生产的锻件飞边大,锻件加工余量和尺寸公差大,因而材料利用率低;而且工艺环节多,锻件质量差,生产效率低。

相比之下,十字轴冷挤压成形的具有以下优点:

1、提高劳动生产率。用冷挤压成形工艺代替切削加工制造机械零件,能使生产率大大提高。

2、制件可获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷挤压十字轴类零件的精度可达ITg---IT8级,表面粗糙度可达Ra O.2~1.6。因此,用冷挤压成形的十字轴类零件一般很少再切削加工,只需在要求特别高之处进行精磨。

3、提高零件的力学性能。冷挤压后金属的冷加工硬化,以及在零件内部形成合理的纤维流线分布,使零件的强度高于原材料的强度。

4、降低零件成本。冷挤压成形是利用金属的塑性变形制成所需形状的零件,因而能大量减少切削加工,提高材料的利用率,从而使零件成本大大降低。

2. 国内外同类设计(或同类研究)的概况综述

利用切削加工方法加工十字轴类零件,生产工序多,效率低,材料浪费严重,并且切削加工会破坏零件的金属流线结构。目前国内大多采用热模锻方式成形十字轴类零件,加热时产生氧化、脱碳等缺陷,必然会造成能源的浪费,并且后续的机加工不但浪费大量材料,产品的内在和外观质量并不理想。

采用闭式无飞边挤压工艺生产十字轴,锻件无飞边,可显着降低生产成本,提高产品质量和生产效率:

(1)不仅能节省飞边的金属消耗,还能大大减小或消除敷料,可以节约材料30﹪;由于锻件精化减少了切削加工量,电力消耗可降低30﹪;

(2)锻件质量显着提高,十字轴正交性好、组织致密、流线分布合理、纤维不被切断,扭转疲劳寿命指标平均提高2~3倍;

(3)由于一次性挤压成型,生产率提高25%.

数值模拟技术是CAE的关键技术。通过建立相应的数学模型,可以在昂贵费时的模具或附具制造之前,在计算机中对工艺的全过程进行分析,不仅可以通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息,而且可预测存在的缺陷;通过工艺参数对不同方案的对比中总结出规律,进而实现工艺的优化。数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、提高生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。

目前,用于体积成形工艺模拟的商业软件已有“Deform”、“Autoforge”等软件打入中国市场。其中,DEFORM软件是一套基于有限元的工艺仿真系统,用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。DEFORM无需试模就能预测工业实际生产中的金属流动情况,是降低制造成本,缩短研发周期高效而实用的工具。二十多年来的工业实践清楚地证明了基于有限元法DEFORM有着卓越的准确性和稳定性,模拟引擎在大金属流动,行程载荷和产品缺陷预测等方面同实际生产相符保持着令人叹为观止的精度。

3. 课题设计(或研究)的内容

1)完成十字轴径向挤压工艺分析,完成模具总装图及零件图设计。

2)建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。

3)十字轴径向挤压成形过程数值模拟。

4)相关英文资料翻译。

4. 设计(或研究)方法

1)完成十字轴径向挤压成形工艺分析,绘制模具总装图及零件图。

2)写毕业论文建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。

3)完成十字轴径向挤压成形过程数值模拟。

4)查阅20篇以上与课题相关的文献。

5)完成12000字的论文。

6)翻译10000个以上英文印刷符号。

5. 实施计划

04-06周:文献检索,开题报告。

07-10周:进行工艺分析、绘制模具二维图及模具三维模型设计。

11-13周:进行数值模拟。

14-16周:撰写毕业论文。

17周:进行答辩。

一、毕业设计题目的背景

三级圆锥—圆柱齿轮减速器,第一级为锥齿轮减速,第二、三级为圆柱齿轮减速。这种减速器具有结构紧凑、多输出、传动效率高、运行平稳、传动比大、体积小、加工方便、寿命长等优点。因此,随着我国社会主义建设的飞速发展,国内已有许多单位自行设计和制造了这种减速器,并且已日益广泛地应用在国防、矿山、冶金、化工、纺织、起重运输、建筑工程、食品工业和仪表制造等工业部门的机械设备中,今后将会得到更加广泛的应用。

二、主要研究内容及意义

本文首先介绍了带式输送机传动装置的研究背景,通过对参考文献进行详细的分析,阐述了齿轮、减速器等的相关内容;在技术路线中,论述齿轮和轴的选择及其基本参数的选择和几何尺寸的计算,两个主要强度的验算等在这次设计中所需要考虑的一些技术问题做了介绍;为毕业设计写作建立了进度表,为以后的设计工作提供了一个指导。最后,给出了一些参考文献,可以用来查阅相关的资料,给自己的设计带来方便。

本次课题研究设计是大学生涯最后的学习机会,也是最专业的一次锻炼,它将使我们更加了解实际工作中的问题困难,也使我对专业知识又一次的全面总结,而且对实际的机械工程设计流程有一个大概的了解,我相信这将对我以后的工作有实质性的帮助。

三、实施计划

收集相关资料:20XX年4月10日——4月16日

开题准备: 4月17日——4月20日

确定设计方案:4月21日——4月28日

进行相关设计计算:4月28日——5月8日

绘制图纸:5月9日——5月15日

整理材料:5月15日——5月16日

编写设计说明书:5月17日——5月20日

准备答辩:

四、参考文献

[1] 王昆等 机械设计课程设计 高等教育出版社,1995.

[2] 邱宣怀 机械设计第四版 高等教育出版社,1997.

[3] 濮良贵 机械设计第七版 高等教育出版社,2000.

[4] 任金泉 机械设计课程设计 西安交通大学出版社,2002.

[5] 许镇宁 机械零件 人民教育出版社,1959.

[6] 机械工业出版社编委会 机械设计实用手册 机械工业出版社,2008

1. 设计(或研究)的依据与意义

十字轴是汽车万向节上的重要零件,规格品种多,需求量大。目前,国内大多采用开式模锻和胎模锻工艺生产,其工艺过程为:制坯→模锻→切边。生产的锻件飞边大,锻件加工余量和尺寸公差大,因而材料利用率低;而且工艺环节多,锻件质量差,生产效率低。

相比之下,十字轴冷挤压成形的具有以下优点:

1、增强劳动生产率。用冷挤压成形工艺代替切削加工制造机械零件,能使生产率大大增强。

2、制件可获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷挤压十字轴类零件的精度可达ITg---IT8级,表面粗糙度可达Ra O.2~1.6。因此,用冷挤压成形的十字轴类零件一般很少再切削加工,只需在要求特别高之处进行精磨。

3、增强零件的力学性能。冷挤压后金属的冷加工硬化,以及在零件内部形成合理的纤维流线分布,使零件的强度高于原材料的强度。

4、降低零件成本。冷挤压成形是利用金属的塑性变形制成所需形状的零件,因而能大量减少切削加工,增强材料的利用率,从而使零件成本大大降低。

2. 国内外同类设计(或同类研究)的概况综述

利用切削加工方法加工十字轴类零件,生产工序多,效率低,材料浪费严重,并且切削加工会破坏零件的金属流线结构。目前国内大多采用热模锻方式成形十字轴类零件,加热时产生氧化、脱碳等缺陷,必然会造成能源的浪费,并且后续的机加工不但浪费大量材料,产品的内在和外观质量并不理想。

采用闭式无飞边挤压工艺生产十字轴,锻件无飞边,可显着降低生产成本,增强产品质量和生产效率:

(1)不仅能节省飞边的金属消耗,还能大大减小或消除敷料,可以节约材料30%;由于锻件精化减少了切削加工量,电力消耗可降低30%;

(2)锻件质量显着增强,十字轴正交性好、组织致密、流线分布合理、纤维不被切断,扭转疲劳寿命指标平均增强2~3倍;

(3)由于一次性挤压成型,生产率增强25%.

数值模拟技术是CAE的关键技术。通过建立相应的数学模型,可以在昂贵费时的模具或附具制造之前,在计算机中对工艺的全过程进行分析,不仅可以通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息,而且可预测存在的缺陷;通过工艺参数对不同方案的对比中总结出规律,进而实现工艺的优化。数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、增强生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。

目前,用于体积成形工艺模拟的商业软件已有“Deform”、“Autoforge”等软件打入中国市场。其中,DEFORM软件是一套基于有限元的工艺仿真系统,用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。DEFORM无需试模就能预测工业实际生产中的金属流动情况,是降低制造成本,缩短研发周期高效而实用的工具。二十多年来的工业实践清楚地证明了基于有限元法DEFORM有着卓越的准确性和稳定性,模拟引擎在大金属流动,行程载荷和产品缺陷预测等方面同实际生产相符保持着令人叹为观止的精度。

3. 课题设计(或研究)的内容

1)完成十字轴径向挤压工艺分析,完成模具总装图及零件图设计。

2)建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。

3)十字轴径向挤压成形过程数值模拟。

4)相关英文资料翻译。

4. 设计(或研究)方法

1)完成十字轴径向挤压成形工艺分析,绘制模具总装图及零件图。

2)毕业论文建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。

3)完成十字轴径向挤压成形过程数值模拟。

4)查阅20篇以上与课题相关的文献。

5)完成12000字的论文。

6)翻译10000个以上英文印刷符号。

5. 实施计划

04-06周:文献检索,开题报告。

07-10周:进行工艺分析、绘制模具二维图及模具三维模型设计。

11-13周:进行数值模拟。

14-16周:撰写毕业论文。

17周:进行答辩。

开题报告是指开题者对科研课题的一种文字说明材料。这是一种新的应用写作文体,这种文字体裁是随着现代科学研究活动计划性的增强和科研选题程序化管理的需要而产生的。题者把自己所选的课题的概况(即开题报告内容),向有关专家、学者、科技人员进行陈述。然后由他们对科研课题进行评议。亦可采用德尔菲法评分;再由科研管理部门综合评议的意见,确定是否批准这一选题。开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。研究方案,就是课题确定之后,研究人员在正式开展研究之前制订的整个课题研究的工作计划,它初步规定了课题研究各方面的具体内容和步骤。研究方案对整个研究工作的顺利开展起着关键的作用,尤其是对于我们科研经验较少的人来讲,一个好的方案,可以使我们避免无从下手,或者进行一段时间后不知道下一步干什么的情况,保证整个研究工作有条不紊地进行。可以说,研究方案水平的高低,是一个课题质量与水平的重要反映。

具体的范文模板链接:

毕业设计开题报告范文如下。

一、简述

设计计划学是一门新兴的综合性边缘学科,它研究的是如何保证设计的优良度和高效性,以及如何指导设计的展开。在设计需要科学计划这一概念已成为现代设计界共识的情况下,我国业界内部对设计计划学的认识与研究,还没有跟上设计发展需要的步伐。

针对我国设计教育现状,本书将就该学科的教学方面,提出一套科学的行之有效的设计计划方法。以期为设计类学生深入理解设计,更好地掌握设计的方法提供必要的指导。

二、学术价值分析

1、选题依据

计划在今天已逐渐成为一门显学,大至国家事务,小至个人日常生活,社会各个领域都离不开计划,各类大大小小的成功项目,很大程度上都自觉或不自觉地导入,实施了相应的计划活动。计划学的兴起是知识经济时代资源整合化的大势所趋。

而反映到艺术设计学的领域,我们可以发现,计划同样有极大的发展空间:如何设计,如何保证优良的设计,这都需要科学的调查研究,需要精准的分析定位,需要详实的设计依据,需要合理的组织安排,这些与我们通常理解的形式,风格的赋予层面的设计相异而相成的工作,就是设计计划的内容。

而如何正确进行设计计划,存在着一个方法论的问题。在学科间的交叉融合成为当前学术主流的大环境下,设计计划应该可以打通各设计专业间的藩篱,为取得成功的设计提供行之有效的方法上的支持。

在设计先进国家,对设计计划方面已有一定程度的研究。尤其在设计方法研究方面,已取得比较成熟的结果,出现了一些有效的方法,如技术预测法,科学类比法,系统分析设计法,创造性设计法,逻辑设计法,信号分析法,有限元法,优化设计法,可靠性设计法,动态分析设计法,模糊设计法等。

这些方法侧重于不同的专业设计方向,而设计计划面临不同设计专业,更需要的是一种整合的灵活的解决问题的计划方法。这就需要我们针对计划自身的学科特点,从现有的成型的方法群中进行提炼,总结出一套适应现在情况的设计计划方法来。

2、创新性及难度

本文将参考管理决策方法与相关设计方法研究的成果,试图寻找一套对于我国设计师来说,明确可行的跨专业设计计划的方法体系。

本文致力于从简明实效的角度,为设计计划人员提供易于操控,而且便于和各个专业设计师进行沟通、交流的方法。要求该方法不仅对专业设计团队的计划环节有用,对个体设计人员的的设计工作也应具有指导作用。

这就需要针对我国设计现状,从国内外各学科领域名目众多的相关方法中进行精心挑选,合理安排,科学综合的处理,创造出一套高效的计划方法来。

虽然国外的相关成果业已成熟,但如何在众多不同侧重角度的方法中总结出理想的计划方法,需要我们对所有已知方法深入地认识和理解,同时明了我们设计各专业的工作规律,以期做到跨专业的有效性。

本文具有一定的难度。首先在对计划的理论性分析与研究中,需要树立对计划的正确理解与认识,进而廓清设计计划的概念。接着将在设计计划方法论层面的研究上,对设计计划及其方法论进一步阐述。

鉴于国内现在并没有对设计计划有深入的的系统的研究,该书内容基本上属此方面问题的首次讨论,面临着缺乏大量相关经验及理论借鉴的景况,所以需要作者在目前积累的实践性资料和相关学科的研究成果中加以总结与深化。

本文最大的难度在于资料的搜集上,国内相关资料匮乏且本方向的研究缺乏交流的气候,而由于我院互联网情报系统的不完善和出于对技术保密的考虑,也很难从互联网上得到理想的资料。作者只能从书店,图书馆和其他专业的老师和同学手中求取所需要的信息。

当然本研究方向的直接信息是很缺少的,更多是从其它方向的研究成果中搜集所需要的信息资料。方法的研究是一个涉及面很广的课题,也需要从很多领域进行比较分,探索总结。

而从一个学科到另一个学科的跳跃性研究,需要迅速转换思维及反复调整视点,这也对作者的思维技能,思考方式,学术视野及知识积累等方面的研究素质提出了很大的挑战。

3、研究方案的可行性和合理性

由于国际设计交流间的局限和我国设计界的特殊情况,尤其是国内设计教育上的某种封闭性和滞后性,我国业界对设计计划方法的认知尚不够深入,还缺乏一套完整的,在教学和实践中简明且易于操作的设计计划方法。

经初步调查,当前学界内仅有的几本相关著作,也仅限于对西方某些设计方法与程序的简单的介绍,没有很专业地从计划的层面进行系统阐述,而市场上连篇累牍的相关书籍主要是从市场营销和工商管理方面着手,对设计类诸专业的设计计划,并不具备现实指导作用。

所以亟待有这么一套专业性较强的设计计划方法及其论著出现。在某种程度上,本书的出现将对设计计划这一门新兴学科,起到填补教学用书空白的作用。

而从技术的角度而言,本书的完成也有相当的可行性,在分院近几年来的设计策划课程的教学中,已为之积累了大量新鲜的实践性,经验性资料。而分院的教育架构,亦为这个跨专业的研究项目做好了充分的人力物力资源上的准备。

4、预期成果

本书预期字数为12万字,分为理论与方法两大版,仅阐述设计计划的相关内容,更重要是推出设计计划的概念与方法。

所涉及范围主要包括管理学,决策学,认识论,方法论,创造学,心理学,行为组织学,人类学,社会学,设计学,史学等诸多学科领域,最终将完成一本集科学有效的方法程序,大量生动案例及实际操作指导于一身的,具有教学指导作用的专业书籍。

现在本书工作已大致完成资料收集阶段任务,在下阶段三个月的时间内,我将就所收资料进行分析总结,完成方法程序的完善工作。

ansys有限元分析论文

其实有廉价的“教育版”(ANSYS Academic Products),学校应该买一套。差别在于“节点数”,一般学校论文那点东西应该也够用了。不过为了省钱,再加上免费XX版用惯了……目前还没听说过ansys公司找过哪个学校的麻烦(也可能打掉的牙咽肚子里了)。研究生论文问题好像不大,博士生论文还是问问你导师吧

高耀东编著《ANSYS18_2有限元分析与应用实例》用ANSYS软件提取单元及结构刚度矩阵用SOLID185单元分析悬臂梁的剪切闭锁厚壁圆筒的体积闭锁分析观察沙漏平面桁架的受力分析关键点和线的创建实例——正弦曲线一些特殊线的创建。包括:过一个已知关键点作一个已知圆弧的切线、作两条圆弧的公切线、作一组折线、按函数关系作曲线——正弦曲线、圆锥阿基米德螺旋线、圆锥对数螺旋线和创建椭圆线圆柱面的创建按函数关系作曲面——双曲抛物面体的创建及工作平面的应用实例——相交圆柱体复杂形状实体的创建实例——螺栓斜齿圆柱齿轮的创建直齿锥齿轮齿廓曲面的创建几何模型的单元划分实例——面回转体、底座、直齿圆柱齿轮轮齿、容器接管LINK11单元的应用BEAM188、BEAM189单元的应用——基本应用、约束扭转、创建渐变截面梁、自定义梁截面——双金属片PLANE182、PLANE183单元的应用——平面应力问题、轴对称问题循环对称结构在离心力作用下的应力和变形分析SHELL181单元的应用——基本应用、用绑定接触创建有限元模型实例受压薄板受压薄板对称性应用实例——作用任意载荷的对称结构均匀分布的压力载荷、线性分布的压力载荷在容器中施加静水压力用表格数组进行函数加载——静水压力用函数编辑器定义表面载荷转矩的施加在单个螺栓联接施加预紧力载荷、汽缸缸体和端盖间螺纹联接的受力分析作刚架的弯矩图计算实体单元某个面上的剪力、弯矩等内力展成法加工齿轮模拟圆轴扭转分析复杂静定桁架的内力计算悬臂梁的静力学分析空间桁架桥的静力学分析连续梁的内力计算用自由度释放创建梁单元的铰接连接薄板弯曲问题的理论解和有限元解的对比壳单元结果与其他类型单元结果的对比—简支梁平面问题的求解实例—厚壁圆筒问题空间问题的求解实例—扳手的受力分析用实体单元计算转轴的应力在连杆上施加轴承载荷均匀直杆的固有频率分析斜齿圆柱齿轮的固有频率分析有预应力模态分析实例—弦的横向振动循环对称结构模态分析实例——转子的固有频率分析完全法分析实例——单自由度系统的受迫振动模态叠加法分析实例——悬臂梁的受迫振动瞬态动力学分析实例——凸轮机构施加初始条件——将单自由度系统的质点从平衡位置拨开施加初始条件实例——抛物运动瞬态动力学分析实例——连杆机构的运动学分析瞬态动力学分析实例——车辆通过桥梁谱分析实例——地震谱作用下的结构响应分析结构非线性分析——盘形弹簧载荷和变形关系分析特征值屈曲分析实例——压杆稳定性问题非线性屈曲分析实例——悬臂梁材料非线性分析实例——自增强厚壁圆筒承载能力研究材料蠕变分析实例——受拉平板接触分析实例——平行圆柱体承受法向载荷时的接触应力分析接触分析实例——组合厚壁圆筒非线性分析实例——将钢板卷制成圆筒(柔体-柔体接触)非线性分析实例——将钢板卷制成圆筒(刚体-柔体接触)接触分析实例——斜齿圆柱齿轮传动分析利用MPC技术对SOLID-SHELL单元进行连接实例——简支梁单元生死技术应用——厚壁圆筒自增强后精加工单元生死技术应用——焊接模拟单元生死技术应用——隧道开挖水箱在结构上直接施加温度载荷进行热应力计算——双金属片用直接法计算热应力实例——液体管路用多物理场求解器(MFS方案)计算热应力——液体管路运用CFX软件分析冷热水混合三通管运用单向流固耦合分析水流通过变径管用表格型数组施加载荷——施加随位置变化的压力载荷用表格型数组施加载荷实例——施加随时间变化的力载荷简谐响应的迭加——结构同时作用多个正弦载荷时的响应分析宏的创建实例——计算实体的体积、面积、长度优化设计实例——液压支架四连杆机构尺寸优化

这个是没有区别的,你的licence不是正版,但计算是一样的。可是你如果发论文的话,只要你学校购买ANSYS了就可以,没购买也可以用,但安世亚太公司可能会给你学校打电话,告你学校侵权。如下面网友所说的,可能性不大,但博士论文最好问下你的导师。

可以。在ANSYS学生版软件中如果文章署名个人,不带公司名即可发表论文,因ANSYS学生版软件是免费的,若文章署名中没有ANSYS公司授权,ANSYS公司会对个人追究责任。ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析(FEA)软件,是世界范围内增长最快的计算机辅助工程软件。

有限元分析论文结论

CAE实用软件实训结业论文 10604020819 穆俊超 106040208班 机械设计方向 此例是发动机活塞的有限元分析,其目的是检验该活塞的结构强度。活塞顶部受 到向下的均布载荷为10MPa,材料弹性模量 E = 2.1× 1011 p a ,泊松比 ? = 0.3 。 题目分析;对活塞的中间两个通孔进行限制,并且是完全限制,六个方向的约束 全部施加上去,并且是在两个位置 Solid 1.3 1.8,都施加限制,而在顶部只设置 五个方向的约束,竖直向下的约束不加限制,这样才可以施加均布载荷,网格类 型为 Type→Solid, 1.新建一个数据库文件, 【File】 .新建一个数据库文件, 【 】 1) 选择菜单 【File】 →New, 文件名→输入文件名 mjc, 单击 。 Analysis Code→MSC.Nastran,Analysis Type→Structural,单击 。 2.导入 CAD 几何模型 . 选择菜单【File】→Import,Object→Model, Source→Parasolid xmt, 选择 piston.x_t,单击 ,单击 。 3.划分有限元网格, .划分有限元网格, 划分网格:Action→Create,Object→Mesh,Type→Solid, Elem Shape→Tet, Mesher → Tetmesh , Topology → Tet10 , Input List → Solid 1 , 选 中 Automatic Calculation,单击 。 4.施加边界条件, .施加边界条件, 1) 施加固定约束: Action→Create, Object→Displacement, Type→Nodal, New Set Name→mjc1,单击 ,Translations→<0 0 ,单击 0 >,Rotations→<0 0 0>,单击 , 选中 Geometry, Select Geometry Entities→Solid 1.3 1.8, 单击 ,单击 ,单击 。 2)施加均布载荷:Action→Create,Object→Pressure,Type→Element Uniform, New Set Na→mjc2, Target Element Type t→3D, 单击 , Pressure→1.0e7, 单击 , 单击 , 选中 Geometry, Select Solid Faces→Solid 1.32,单击 ,单击 ,单击 。 5.定义材料属性, .定义材料属性, 定义材料:Action→Create,Object→Isotropic,Method→Manual Input,Material Name→steel, 单击 , Constitutive Model→Linear Elastic, Elastic Modulus→2.1e11, Poisson Ratio→0.3, 单击 , 单击 。 6.定义单元属性, .定义单元属性, 1)定义单元属性:Action→Create,Object→3D,Type→Solid,Pry Set Name→ mjc3, Option(s) →Homogeneous、 Standard Formulation, 单击 , Material Name→Steel (在 Material Property Sets 中选择) 单击 , , Select ,单击 。 Members→Solid 1,单击 7.进行分析, .进行分析, 1)进行分析:Action→Analyze,Object→Entire Model,Method→Analysis Deck, Job Name→mjc,单击 ,Solution Type→LINEAR STATIC,单击 , apply。 打开 NASTRAN, 选择 mjc1.bdf, 单击 。 此时, Patran 会将模型提交 Nastran 运算,会弹出一个 DOS 形式的窗口,显示 Nastran 的运行 情况,运算完成之后,计算机的扬声器会有提示音,同时,状态显示窗口关闭。 2) 读入分析结果: Action→Access Results, Object→Attach XDB, Method→Result Entities,Select Result File,文件名→mjc1.xdb,单击 ,单击 。 这样才可以进行后处理。 这一步骤, 是将 Nastran 的分析结果读入到 Patran 中来, 8.后处理, .后处理, 1)显示应力云纹图:Action→Create,Object→Quick Plot,Select Result Cases→ Default,A1: Static Subcase,Select Fringe Result→Stress Tensor,Quantity→von 。此时,活塞模型的 von Mises 弯曲应力云纹图就显示出 Mises,单击 来,如图 1-6 所示。 图 1-6 2)显示位移变形图:Action→Create,Object→Quick Plot,Select Result Cases→ Default,A1: Static Subcase , Select Deformation Result → Displacements Translational,Quantity→Magnitude,单击 。此时,活塞模型的位移变 形图就显示出来,如图 1-7 所

在我国煤炭开采中,井下开采占据着主导地位。乳化液泵站作为井下采煤液压系统的动力元件,它为系统提供工作用的乳化液介质。现代化的采煤工作面对乳化液泵站的供液质量要求越来越高,即要求到达液压支架的压力波动范围越来越小。但是随着工作面对重载高速的要求越来越高,使得泵站功率越来越大,节能因素决定了不能使用溢流阀来稳定泵站压力,只能使用工作在开关状态下的卸载阀来稳定泵站的供液压力。因此,卸载阀的动态特性显得尤为重要。论文基于机液仿真软件AMESim对矿用乳化液泵站卸载阀进行了建模和仿真研究,并结合实验进行参数辨识,研究了卸载阀的动态特性,研究的结果对卸载阀新样机的制作有一定的指导意义。论文首先介绍了水压传动的定义,紧接着阐述了国内外卸载阀的研究现状。由于高水基介质的特殊性,论述了高水基介质带来的问题以及在设计加工制造过程中高水基液压元件用到的关键技术。运用机械/液压及动力学软件AMESim对卸载阀进行建模,建立了卸载阀的数学模型及AMESim仿真模型。根据所建立的模型,对电磁控制方式和机械控制方式进行了详细的分析,得出各自工作的动态过程。对卸载阀进行了频域分析,得出卸载阀在工作时的稳定性和稳定裕度。利用AMESim软件中的模态分析工具计算出卸载阀的固有频率,使工作频率远离模态频率以减小振动现象。运用遗传算法优化原理,选择卸载阀中影响因素较大的参数进行参数取值,并对这些参数进行优化设计,使得卸载阀在工作时达到最大的节能效果。为验证上述仿真结果,在煤炭科学研究院太原研究院的帮助下,搭建了实验系统并进行实验。实验结果表明,卸载阀具有稳定性好、压力波动范围小的特点,能够满足乳化液泵站的工作需要,同时也验证了模拟仿真的正确性。论文所做工作主要是针对矿乳化液泵站压力控制的特殊性,对泵站用卸载阀进行了数学分析及仿真研究,为卸载阀动态性能的设计提供理论支持。本文中对卸载阀结构参数的优化结果为卸载阀性能的提高也有一定的参考价值。

最近学习有限元方法的另一个全新的认识是:有限元分析的结果是可以进行非实验的验证。刘轶军的书和电子工业出版社的Moaveni的“有限元分析——ansys理论与应用”都强调了这一点。不仅通过网格细化程度的调整可以观察已得解的精确性,而且可以通过后处理的方法求出边界点的载荷等方法来验证解的正确性及精确性。这方面在今后的读书和实践中要注意去整理和积累。

郭老师你也打DOTA啊,要不来11上搞一局,切磋切磋啊,要是我赢了,可要给我高分哈---

有限元分析论文难吗

抄一段别人的回答:有限元分析太深了,若真想从事这样的工作的话,你需要学习的课程很多。有限元分析,不同于绘图。有限元分析必须要有很好的理论知识。材料力学、理论力学、高等数学是基础中的基础,然后再学习有限元分析。真正的有限元分析,本科生做不了,一般的本科生,学不到有限元分析,这是研究生课程。只学软件,不学理论,那你学到的只能是皮毛中的皮毛,太多的东西,根本就不明白。追问:老师让我用这个做计算,写论文用。不知道用这个结果会有多少页,如果只有几页,还是自己算吧。回答:你若是不做深入研究的话,只是一知半解的操作软件,很容易,看个实例,就能了解很多。单个零件比较简单,装配体太复杂。做过分析之后,可以在软件里面直接保存成分析报告,让你的论文页数大增

拉矫机传动及支承装置设计及有限元ANSYS 可以的。

有限元分析自学的难度因人而异。首先要了解有限元理论,买本有限元理论方面的书,不过比较晦涩难懂。然后买本ANSYS分析实例看看,照着书上写的做一遍,就对有限元分析有一定的认识了。ANSYS主要是进入中国市场早,使用最广泛,只要做CAE基本都知道ANSYS,名气大,甚至有些甲方点名只要ANSYS的计算书。ABAQUS感觉主要在科研行业流行,可能是因为清华的庄茁教授最早把ABAQUS引进来的吧,GUI界面ABAQUS要友好的多,前处理非常方便。更多关于有限元分析自学容易吗,进入:查看更多内容

2-10天,学懂。从效率来看,相对于自学来说确实是一大优势。从深度来看,估计不会太深,毕竟课时有限。总之,能帮你在短时间内达到入门水平!如何比较宽裕,同时时间有限,可以去看看。

有限元分析论文读后感

有限元分析(FEA,Finite Element Analysis)的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解,然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件),从而得到问题的解。这个解不是准确解,而是近似解,因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,因而成为行之有效的工程分析手段。 有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用,例如用多边形(有限个直线单元)逼近圆来求得圆的周长,但作为一种方法而被提出,则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法,应用于航空器的结构强度计算,并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力,随着计算机技术的快速发展和普及,有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域,成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。 有限元方法与其他求解边值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。20世纪60年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫(Clough)教授形象地将其描绘为:“有限元法=Rayleigh Ritz法+分片函数”,即有限元法是Rayleigh Ritz法的一种局部化情况。不同于求解(往往是困难的)满足整个定义域边界条件的允许函数的Rayleigh Ritz法,有限元法将函数定义在简单几何形状(如二维问题中的三角形或任意四边形)的单元域上(分片函数),且不考虑整个定义域的复杂边界条件,这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。 对于不同物理性质和数学模型的问题,有限元求解法的基本步骤是相同的,只是具体公式推导和运算求解不同。有限元求解问题的基本步骤通常为: 第一步:问题及求解域定义:根据实际问题近似确定求解域的物理性质和几何区域。 第二步:求解域离散化:将求解域近似为具有不同有限大小和形状且彼此相连的有限个单元组成的离散域,习惯上称为有限元网络划分。显然单元越小(网络越细)则离散域的近似程度越好,计算结果也越精确,但计算量及误差都将增大,因此求解域的离散化是有限元法的核心技术之一。 第三步:确定状态变量及控制方法:一个具体的物理问题通常可以用一组包含问题状态变量边界条件的微分方程式表示,为适合有限元求解,通常将微分方程化为等价的泛函形式。 第四步:单元推导:对单元构造一个适合的近似解,即推导有限单元的列式,其中包括选择合理的单元坐标系,建立单元试函数,以某种方法给出单元各状态变量的离散关系,从而形成单元矩阵(结构力学中称刚度阵或柔度阵)。 为保证问题求解的收敛性,单元推导有许多原则要遵循。 对工程应用而言,重要的是应注意每一种单元的解题性能与约束。例如,单元形状应以规则为好,畸形时不仅精度低,而且有缺秩的危险,将导致无法求解。 第五步:总装求解:将单元总装形成离散域的总矩阵方程(联合方程组),反映对近似求解域的离散域的要求,即单元函数的连续性要满足一定的连续条件。总装是在相邻单元结点进行,状态变量及其导数(可能的话)连续性建立在结点处。 第六步:联立方程组求解和结果解释:有限元法最终导致联立方程组。联立方程组的求解可用直接法、选代法和随机法。求解结果是单元结点处状态变量的近似值。对于计算结果的质量,将通过与设计准则提供的允许值比较来评价并确定是否需要重复计算。 简言之,有限元分析可分成三个阶段,前处理、处理和后处理。前处理是建立有限元模型,完成单元网格划分;后处理则是采集处理分析结果,使用户能简便提取信息,了解计算结果。 大型通用有限元商业软件:NASTRAN,ASKA,SAP,ANSYS,MARC,ABAQUS,JIFEX等。

最近学习有限元方法的另一个全新的认识是:有限元分析的结果是可以进行非实验的验证。刘轶军的书和电子工业出版社的Moaveni的“有限元分析——ansys理论与应用”都强调了这一点。不仅通过网格细化程度的调整可以观察已得解的精确性,而且可以通过后处理的方法求出边界点的载荷等方法来验证解的正确性及精确性。这方面在今后的读书和实践中要注意去整理和积累。

在之前的几篇文章中,我们介绍了非线性有限元分析中的超弹模型,同时也详细介绍了Arruda-Boyce和neo-Hookean两个经典模型。今天我们就来介绍另一个经典的超弹模型:Mooney-Rivlin。 Mooney-Rivlin分别以两位力学家M. Mooney和R. S. Rivlin的姓氏组合来命名。1940 年,Mooney在著名的Journal of Applied Physics期刊发表一篇名为A theory of large elastic deformation的论文,8年后的1948年,Rivlin在Philosophical Transactions of the Royal Society of London期刊上发表了名为Large elastic deformations of isotropic materials的文章。于是就有了今天的Mooney-Rivlin模型,曾一度统领橡胶力学研究的整壁江山。同时,也为其他以应变张量不变量(invariant)为核心的模型奠定了基础。另一类超弹模型是以主拉伸(principal stretches)为核心的模型,如Ogden模型,我们会在以后的文章中介绍到。 1893年,Mooney出生于美国密苏里州的堪萨斯城,24岁时获得密苏里大学的本科学位,30岁时获得芝加哥大学的博士学位。曾是美国国家研究委员会的的会士(National Research Council Fellow),也曾经在西部电气公司和美国橡胶公司担任物理学家。和我们之前介绍的Rivlin一样,Mooney博士将一生的工作和研究都贡献给了高分子材料力学。当然Mooney要比Rivlin年长个20多岁。关于Rivlin博士已经在上一篇文章中有介绍,这里就不再赘述了。 和其他超弹模型一样,我们用弹性应变能来表征力学性能。Mooney-Rivlin根据阶数高低,常见的有4种:2参数,3参数,5参数,和9参数应变能。 Mooney-Rivlin 2参数的弹性应变能为: Mooney-Rivlin 3参数的弹性应变能为: Mooney-Rivlin 5参数的弹性应变能为: Mooney-Rivlin 9参数的弹性应变能为: 从上面的4个弹性应变能公式可以看出: 1. 高阶数的应变能模型可以模拟更加复杂的应力-应变曲线,但也意味着需要更多的计算量,实验,以及参数拟合。同时增加了非线性求解器的负担,可能会导致更难收敛。 2. Mooney-Rivlin模型是多项式(Polynomial)模型的特殊形式。当N=1时,多项式模型缩减为2参数Mooney-Rivlin,当N=2时,多项式模型缩减为5参数Mooney-Rivlin;当N=3时,多项式模型缩减为9参数Mooney-Rivlin。 3. 2参数模型中,当参数C01为零时,简化为Neo-Hookean模型(C10系数2倍关系)。非零的C01项使得单轴拉伸受力下的变形预测更为准确,但该模型还不能准确模拟多轴受力数据。或者由某种变形试验得到的数据,不能用来预测其它类型的变形。 4. 2参数模型的剪切模量为定常系数\mu=2(C10+C01),不适合用来模拟炭黑填料硫化橡胶。C10和C01均为正定常数。对于大多数橡胶,C10/C01≈0.1~0.2时,在应变150%以内可得合理的近似。 5. 三项或多项Mooney-Rivlin模型可以描述非定常剪切模量。然而,引入高次项后需小心计算,因其可能会产生不稳定应变能值,得到超出试验范围的非物理结果。 这四种函数的Mooney-Rivlin模型实际仿真中应该选用哪个呢?往往根据材料实验的应力-应变曲线来确定。如单曲率(没有拐点)应力应变曲线,可以使用2或3参数。双曲率(含有一个拐点)可以使用5参数。三曲率(含有2个拐点)可需选用9参数模型。 同时为了产生有效且正确的超弹材料特性,Mooney-Rivlin参数须满足特定的正定性要求。如不能满足这些约束条件,可能导致求解无法收敛。对于不同参数的Mooney-Rivlin,满足正定性的参数约束要求如图所示。 总体来说,Mooney-Rivlin模型得到了广泛的认可和应用。尤其是在小应变范围内(0~100%拉伸和30%压缩)能够较好的表征橡胶材料的力学行为。不同参数的模型也提供给用户针对不同工况更多的选择。然而,Mooney-Rivlin也有一些局限性: 1. 不适合用于变形超过150%的工况。 2. 高阶Mooney-Rivlin由于参数较多,参数相对比较难从手册或文献中获得,需要通过对实验数据的曲线拟合来得到。 3. 不适用于可压缩超弹材料,如泡沫材料的分析。 4. 对所输入数据范围以外的实验数据的预测误差较大。 本例中,我们将使用5参数Mooney-Rivlin对橡胶材料的压缩状态进行分析。 定义Mooney-Rivlin超弹材料 这里我们模拟橡胶材料,并输入参数为:C10=-0.55 MPa, C01=0.7 MPa, C20=1.7 MPa, C11=2.5 MPa, C02=-0.9 MPa, D1=0.001 MPa^-1。 建立模型 建立一个直径为10mm,高为10mm的圆柱体。划分网格。固定底部约束。并对顶部面施加向下5mm的位移。 求解 由于非线性较强,我们设置30个子步。并点击求解按钮。 查看结果 等效应力分布如图所示。可以发现在等步位移工况下,应力呈非线性分布递增。 下面送上操作视频,供大家参考。

南工大的学生伤不起啊,伤不起!

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