COSMOS Works两种有限元建模方式数值分析的对比

副标题#e#   一、前言
   
    在传统的有限元分析中，对于像产品部件这样的，由各个零件组装起来的装配体或子装配，大都是将部件视为一个零件，同时多数有限元程序也只支持单一零件的前处理。因而限制了技术人员对分析中细节的研究，比如，焊缝位置的研究、零件之间存在不同摩擦系数时的考虑等。
   
    COSMOS Works不仅提供了对装配体分析的支持，还可以设定不同零件之间，或者不同接触面之间的接触/间隙类型以及不同的摩擦系数，使得分析结果与实际工况更为吻合，同时还可以将结果按照装配体爆炸的方式显示结果。利用分析结果，设计人员可以对于众多焊缝位置进行直观的评估、研究。但是，对于同一结构采用装的有限元模型，目前还是采用单一零件式的有限元模型，并且没有进行过深人的研究。
   
    作者在为某开式压力机机身进行强度计算时，首先在SolidWorks2003中分别建立了机身的装配体三维模型和零件模型，然后利用COSMOS Workss2003有限元分析软件对其分别进行数值分析，并将两种分析进行对比，对上述问题进行了初步研究，同时结合SolidWorks以及COSM05 Works的功能特点，对装配体和单一零件式有限元模型的优缺点进行了对比，对两种模型的如何使用提出了一些建议。
   
    二、计算工况
   
    根据企业提供的图纸，我们在SolidWorks中先建立了三维装配体的几何模型.为保证几何模型结构的致性，我们将模型的三维装配体(.SLDASM)另存为零件模型(.Sf.DPRT)。本文的计算工况是分析在压力机60t冲压力(设计允许的最大冲压吨位)作用下，机身结构的静强度和最大位移。
   
    1.载荷，加载位置为工作台面，60t ,竖直向队前后两个导柱孔分别加载30t ,竖直向上;
    2.约束，机身底座安装面，竖直方向约束位移为零，4个地脚螺栓孔的位移约束为沿圆柱孔径向位移为零，沿圆柱孔竖直方向位移为零，
    3材料为Q235A钢材，机身自重5,47t.其材料属性见表1:
    4.机身自重在本文的静强度分析中没有考虑。
    

    三、有限元网格模型的对比
   
    两个模型在COSM0S Works中进行网格剖分时，采用同样的网格设置，即单元类型为四面体，单元大小为100mm，公差为5mm。
   
    网格剖分后，装配体网格模型的节点数为31776;单元数为16352。零件模型网格剖分后的结果是节点数为29269,单元数为14799。如图1、图2所示。表2是网格模型剖分结果的对比。
   

    从上述网格模型的大小对比来看，装配体模型的网格复杂度>零件模型的网格复杂度。