基于有限单元法的方形固支平膜片优化设计.pdf

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1、业信息化基于有限单元法的方形固支平膜片优化设计黄站立。崔琪(漯河职业技术学院，河南漯河462002)摘要：针对方形平膜片在传统设计中存在的计算繁琐、效率低下和精度不高等缺陷，应用大型有限元分析软件ANSYS12．0建立了方形平膜片有限元模型，研究了主要结构参数和载荷对弹性特性的影响规律。同时对方形平膜片的优化设计参数进行了分析，并利用软件ANSYS12．0的优化设计模块对方形平膜片的主要参数进行了优化设计．分析表明优化后的主要性能指标得到了进一步的慧譬改进，提高了弹性元件的设计精度。该方法对于仪器仪表中其它弹性元件参数优化设计具有一

2、定借鉴意义和实用价值。j关键词：方形平膜片；有限单元法；优化设计中图分类号：TH703．1文献标识码：A文章编号：1009—9492(2011)10—0028—04OptimizationDesignoftheQuadrateFixedSupportedFlatDiaphragmBasedontheFilliteElementMethodHUANGZhan-li，CUIOi(LuoheVocational&TechCollege，Luohe462002，China)Abstract：Astothedefectsthatexistin

3、thetraditionaldesignofsquareflatdiaphragm，suchascomplicatedcalculation，lowefficiency，lowaccuracyandSOon，ANSYSisusedtoestablishthefiniteelementmodelofsquarefiatdiaphragmandthemethodaboutitselasticcharacteristicsanalysisandoptimizationdesignisproposed．Inthemethod，theelas

4、ticcharacteristicsofasquareflatdiaphragmwithclampedboundaryandthedistributionofstressanddisplacementofelastomeraresimulatedandanalyzedbyANSYS．Therulethatthestructuresizeparametersandloadsaffecttheelasticcharacteristicsofelastomerisstudiedbythecalculationofstress，strain

5、，andstatic，andthroughtheoptimizationdesignofthemodel，thediaphragmperformanceisfurtheroptimizedandthedesignaccuracyandefficiencyofelasticcomponentsareimproved．Themethodhassomeguidanceandpracticalvaluetotheparameteroptimizationdesignofelasticcomponentsusedbyapparatusesan

6、dinstruments．Keywords：squarefiatdiaphragm；finiteelementmethod；optimizationdesign1前言定的局限性，存在着计算繁琐和精度较低的缺陷。方形平膜片是压力仪表仪器中常用的弹性元随着计算机和CAE技术的发展。有限元分析件。也是仪表和传感器设计中的关键元件．其弹成为一个必要而且有效的计算工具越来越受到人性特性和动态特性将对仪表的结构形式、结构尺们的重视。本文运用有限元分析软件ANSYS9．0寸和测量精度有重要的影响。因此，准确地设计对该弹性体结构进行了静力和动力学特

7、性的仿真．方形平膜片的各个结构参数对提高仪表及传感器分析了弹性体各结构尺寸对传感器性能的影响，设计精度有很大的关系It]。得到了弹性体在单向载荷作用时的应力、应变分目前．对方形平膜片弹性特性的研究和优化布状态及其静、动态特性，为其结构优化设计和设计工作开展的较多．如郭崇志{23和程江涛[33进一步分析提供了依据。都在该领域做了大量的工作。这种研究大多依据2方形膜片有限元分析经典的薄壳力学理论。所得分析结论与实验结果2．1有限元模型建立具有较高的一致性，是各类仪表和传感器弹性元在建立方形膜片的有限元模型时．必须对其件工程设计的基础。但

8、是。这种研究方法具有一受力的状况作一定的假设和简化。这种假设和简收稿13期：2011—04一o9化是保证研究对象的基本特征和受力状态不被改形的同时。在边缘处产生最大弯矩后受到边缘固变的前提下进行的l5_。有限元模型选用某型号膜定约束造