【精品设计】基于ANSYS在数控机床上的热特性有限元分析

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目  录


1绪论1

2 有限元原理1

2.1 有限元法的基本思想1

2.2 有限元法的发展概况2

2.3 有限元法分类3

2.4 有限元法分析过程4

3 ANSYS概述4

3.1 ANSYS的发展5

3.2 ANSYS的内容5

3.3 ANSYS的特征7

4 ANSYS的有限元法举例10

4.1实体建模11

4.1.1简单的三维建模11

4.1.2 直齿圆柱齿轮的实体建模11

4.2 直齿圆柱齿轮ANSYS有限元分析与典型算法的比较14

4.3加工中心机床整机热特性分析的必要性17

4.3.1 XH6650型卧式加工中心机床的有限元建模17

4.3.2机床的有限元模型的建立18

4.4 机床的热特性研究19

4.4.1 机床的热源与发热量的计算19

4.4.2 机床的稳态温度场分析20

4.4.3 机床的热变形分析20

5 结论22

致谢23

参考文献24

1绪论

有限元法是工程领域中应用最广泛的一种数值计算方法,它不但可以解决工程中的结构分析问题,而且已成功地解决了传热学、流体力学、电磁学和声学等领域的问题。经过四十多年的发展,有限元方法的理论已经相当完善,将有限元理论、计算机图形学和优化技术相 结合,开发出了一批使用有效的通用与专用有限元软件,它们以功能强、用户使用方便、技 术结果可靠和效率高而逐渐形成了新的技术产品,使用这些软件已经成功地解决了机械、水工、土建、桥梁、机电、冶金、锻造、造船、宇航、核能、地震、物探、气象、水文、物理、力学、电磁学以及国际工程领域众多的大型科学和工程计算难题。有限元软件已经成为推动科技进步和社会发展的生产力,并且取得了巨大的经济和社会效益。

ANSYS软件是集结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发,可广泛用于航空航天、土木工程、机械制造、车辆工程、生物医学、核工业、电子、造船、能源、地矿、水利、轻工等一般工业及科学研究。该软件可在大多数计算机及操作系统中运行. 国际对机床热变形的理论研究始于20世纪60年 代,开始阶段是利用热工学理论知识研究机床热变形问题,初步建立了温度场与热变形之间的定性关系。直到70年代初,由于计算机等分析工具和远红外热像仪、激光全息照相等测试技术在热变形研究中的有效应用,使机床热变形研究进入了定量分析的新阶段,开始利用有限差分法和有限元法计算复杂的机床基础件的瞬态、稳态温度场和热变形。现在,由于计算机辅助工程(CAE)的迅速发展,开发了适于计算各种复杂模型的通用有限元分析软件,利用有限元法求解分析热变形成为主流方法。

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