有限元法在结构件强度分析中的应用

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1、第29卷第4期指挥控制与仿真Vol.29No.42007年8月CommandControl&SimulationAug.2007文章编号：1673-3819(2007)04-0114-04有限元法在结构件强度分析中的应用董梅（中国船舶重工集团公司江苏自动化研究所，江苏连云港222006）摘要：介绍了有限元法的基本原理和分析步骤，并结合实际，利用IDEAS软件的有限元分析模块对某定型模盖板的结构进行了强度校核。在工况分析的基础上，适当简化了盖板的几何模型，建立了有限元模型；通过边界条件处理、网格划分及单元解算，得到了盖板在工作状态下的应力和位移分布规律

2、，为盖板的设计提供了力学依据。同时，为舰载电子设备机箱、机柜的壳体这类复杂结构件的强度分析提供了一个有效的方法。关键词：有限元法；IDEAS；盖板；强度校核中图分类号：O241.82；TH114文献标识码：AApplicationofFiniteElementMethodinStrengthAnalysisforStructuralPartsDONGMei(JiangsuAutomationResearchInstituteofCSIC,Lianyungang222006,China)Abstract:Inthispaper,theprinciple

3、andstepsoffiniteelementmethodisdescribed.MakinguseofsimulationmoduleofIDEASoffiniteelement,thestrengthanalysistocoverplatehasbeendone.Basedonworkingconditionofcoverplate，whosegeometricmodelissimplifiedproperlyandthefiniteelementmodelisestablished.Throughsuchoperationassettingup

4、boundaryconditions,meshingandsolving,theprinciplestressanddisplacementdistributionisobtained.Thismethodprovidesmechanicsevidenceonstructuredesignofcoverplate.Atthesametime,aneffectivemethodisalsopresentedtostrengthanalysisofcomplicatedstructuralpartssuchasshellofconsoleandcabin

5、etonship-borneelectricequipment.Keywords:finiteelementmethod;IDEAS;coverboard;strengthcheck传统的舰载电子设备结构设计包括设计、制造、盖板的变形是小变形、小应变问题，属于弹性力试验及改进等过程，且关键件、重要件多是根据经验学研究的范畴，因此，可以用弹性空间问题有限元理进行设计，很少进行力学计算。这种设计方法存在的论对其进行应力分析。问题有：1）设计时间过长；2）结构件整体强度设计有限元法分析计算的基本步骤可归纳如下：过于保守，而局部区域强度又不足。近年来，随着1

6、.1结构离散化CAD/CAM/CAE的推广，以有限元法为核心的通用结将弹性体离散成有限个微分体dxdydz，任取一个构分析软件已逐渐被应用。这样，不仅可以缩短设计来研究应力与应变的关系。弹性体在载荷的作用下，周期，提高效率，而且有利于优化零部件的结构、材体内任一点的应力状态可由6个应力分量σ、σ、xy料性能，提高设计的可靠性。本文以定型模盖板的设σ、τ、τ、τ来表示。其中，σ、σ、σ表zxyyzzxxyz计为例，应用IDEAS软件的有限元分析模块建立了有示正应力，τ、τ、τ表示剪应力。微分体的力学xyyzzx限元模型，模拟盖板的受力情况，验证盖板的设

7、计是模型如图2所示。否满足工作要求。图1给出了某定型模盖板的几何模型，长780mm，宽170mm，高35mm。ZσzτzyτzxττyxτσyzσxyxyστyxzτxzτyzττσxyyxxτzxτzyσzY图1某定型盖板的几何模型X[1，2]1有限元分析的理论基础图2微分体的力学模型收稿日期：2007-01-28修回日期：2007-02-271.2单元分析作者简介：董梅（1968-），女，江苏徐州人，硕士，主根据弹性力学，弹性体内任何一点处的应力、应要研究领域为有限元分析。第4期指挥控制与仿真115变、位移之间的关系可描述如下：1.3整体分析1）

8、位移和应变之间的几何关系在已建立的各个单元刚度方程的基础上，集成得⎛∂u⎞到整体刚度方程，进行整体结构分析。