机械设计中有限元软件的运用范文

如何实现有限元法在机械设计中的运用，实际上就是运用有限元的程序把有限元的方法和理论通过计算机体现在机械设计的过程当中。下面就以一种由天然橡胶和内、外衬套构成的橡胶衬套为例来具体的分析有限元法在机械设计当中的具体应用，以便为其他的机械设计提供参考和借鉴。

1.机械模型的简化

机械模型简化就是去掉新产品的模型中那些不会对机械整体产生很大影响的部分，比如机械产品结构中的圆角或者倒角等部分，因为保留这些成分就会影响机械单元格的整体质量，尤其是在加大运算量以后很难收敛计算的结果。对于橡胶衬套这样的机械设计在对它的径向剪裁进行分析的时候，对橡胶内的衬套固定以及橡胶的形变程度进行研究，还有在径向没有孔的方向加人载荷为500牛的力，并保持加载速度为每分钟五毫米。

2.单元格的划分

单元格的划分就是把机械整体的模型进行离散的处理，这样做可以方便技术人员从离散的数据中找出模拟分析的规律，另外，在进行单元格的划分时要根据不同机械模型的需求建立不同的有限数据集合，这样就能够保证在设计完成后的材料选取和定义边界条件的时候方便操作。

3.定义机械的几何特征

在机械设计制造的过程中需要根据新产品的几何特征制作相应的模型，那么就一定要定义其几何特征，例如，机械模型中部分零件的厚度、变力、应力、热传导等特性的分析等，当然，不同的机械模型会有不同的要求，机械工程设计人员要根据具体的情况作出决定。另外，这里要对材料特性的定义问题做出强调，对于已经构建完成的机械模型，要对其中起决定性作用的部分构建材料参数，对于大多数的金属类同性材料只需要构建杨氏模量即可，而那些非线性变化的材料就必须将其压缩或者拉伸的应力变化值输人到计算机中进行分析，最后再通过计算机的拟合赋予不同模型或相同模型的不同部分相关的系数。

4.定义接触条件和载荷状况

对于接触条件的定义要根据机械模型各部分组成的接触状态而定，就以上文提到的橡胶衬套为例，橡胶在受力后很容易发生形变，这是橡胶之间的接触，橡胶就叫做变形体，而外衬套和内衬套不会发生形变，可以认为是刚体。当接触条件定义完成后，机械模型的材料和受力等情况也就基本确定了，然后就是边界条件和载荷条件的确定了，这就需要有限元法中的定义收敛法来确定。

5.定义作业和单元类型

对于已经定义好的载荷状况机械模型，要将其选择到作业当中做更加细致的处理，如果是更加复杂的机械模型就需要用到初始载荷的定义，最后还要选择具体的分析操作类型以及设计结果的分析。另外，在有限元软件中不同类型的结构有不同的单元类型，所以要应用现代的计算机技术对单元类型进行定义。

综上所述，本文分析了有限元法在机械设计中的应用，并且对有限元软件的开发和利用做了介绍，随着有限元在机械生产企业中的广泛应用，企业的设计效率有了显著的提高，对设计方案也进行了优化，尤其是缩短了产品开发时间，节约了成本。虽然我国仍然有很多机械生产企业沿用传统的设计方式，但是值得欣慰的是已经有很多的企业技术人员认识到CAE技术有着很大的发展潜力，可以极大地提高生产力，所以，有限元法的使用一定会越来越受到重视，希望随着我国有更多的机械生产企业运用有限元法进行机械设计，会使得社会更加进步，科技更加发展，从而帮助我国的经济更加迅速的增长。

本文作者：李晶