1、有限元分析的目的和內(nèi)容
在試驗(yàn)分析中，沒(méi)有對(duì)環(huán)模使用壽命指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，沒(méi)有研究混合飼料經(jīng)調(diào)質(zhì)后的物料屬性對(duì)環(huán)模使用壽命的影響；因此，本文將在以上研究基礎(chǔ)上繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行仿真分析，找到仿真技術(shù)與試驗(yàn)的結(jié)合點(diǎn)，尋求一種新的優(yōu)化方法，利用ANSYS對(duì)環(huán)模
制粒機(jī)的關(guān)鍵部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)熱耦合分析，目的是以得到的平均應(yīng)力作為環(huán)模制粒機(jī)使用壽命指標(biāo)，與試驗(yàn)指標(biāo)粉化率、生產(chǎn)率、電耗等結(jié)合形成對(duì)環(huán)模制粒機(jī)的綜合評(píng)價(jià)，研究環(huán)模結(jié)構(gòu)參數(shù)及物料屬性的變化對(duì)環(huán)模使用壽命的影響，完成對(duì)環(huán)模制粒機(jī)的整體優(yōu)化。
2、環(huán)模制粒機(jī)幾何模型的構(gòu)建
虛擬樣機(jī)的仿真技術(shù)主要包含兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是幾何仿真，即機(jī)構(gòu)的幾何特性與裝配關(guān)系的仿真；二是系統(tǒng)性能及動(dòng)力學(xué)特征的仿真。 幾何仿真是通過(guò)虛擬造型技術(shù)直觀而又準(zhǔn)確的反映產(chǎn)品的幾何特征與裝配關(guān)系，進(jìn)而進(jìn)行早期的系統(tǒng)干涉分析和裝配檢驗(yàn)，以便下一步的動(dòng)力學(xué)仿真及系統(tǒng)的優(yōu)化分析，合理的幾何仿真是進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和前提。
本課題在CAD/CAE/CAM (Computer Aided Design，Computer Aided Engineering．Manufacturing)特征造型工具UG、有限元分析軟件ANSYS集成系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)環(huán)模制粒總成的仿真分析和優(yōu)化。
2.1UG系統(tǒng)環(huán)境
UG (Unigraphics)是Unigraphics Solutions公司推出的集CAD/CAE/CAM為一體的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，廣泛的應(yīng)用于各制造領(lǐng)域，它是一個(gè)全三維、雙精度的造型系統(tǒng)。它以世界上具有領(lǐng)先地位的Parasolid為內(nèi)核，在產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)分析、有限元分析、裝配、工程制圖、數(shù)據(jù)輸出等領(lǐng)域均有相應(yīng)的功能模塊，尤其是在實(shí)體造型方面功能強(qiáng)大。
UG具有以下特點(diǎn)：
·可以為機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)提供一套完整的設(shè)計(jì)、分析方案
·參數(shù)化功能可為零部件的系列化建模、裝配、分析提供強(qiáng)大的基礎(chǔ)支持
·UG能完成自由曲面在內(nèi)的復(fù)雜模型的創(chuàng)建；
·強(qiáng)大的自上而下和自下而上的裝配功能；
·與ANSYS、IDEAS、SOLIDWORKS、PRO/E等的接口技術(shù)。
2.2 ANSYS系統(tǒng)環(huán)境
ANSYS是一專(zhuān)用的有限元分析工具，其數(shù)值模擬和分析功能強(qiáng)大。
在工程領(lǐng)域有許多力學(xué)問(wèn)題和場(chǎng)的問(wèn)題，都可以看作是一定邊界條件下求解微分方程，但只有在少數(shù)的簡(jiǎn)單問(wèn)題能求解。因此，在20世紀(jì)60年代，有限元法逐漸發(fā)展并成熟起來(lái)。ANSYS的數(shù)值模擬技術(shù)是在建立模型（數(shù)學(xué)模型和過(guò)程模型）的基礎(chǔ)上，對(duì)所模擬的客觀或理論系統(tǒng)進(jìn)行定量的研究、試驗(yàn)和分析，它既不是實(shí)驗(yàn)方法，也不是理論方法，而是在大量的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)基本原理構(gòu)建的一套數(shù)值計(jì)算模型。ANSYS處于有限元界的領(lǐng)導(dǎo)地位，被全球工業(yè)界廣泛接受，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)例驗(yàn)證，在眾多的工程領(lǐng)域都有很好的可靠性。
本課題通過(guò)ANSYS強(qiáng)大的數(shù)值模擬和后處理技術(shù)，對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的分析，熱結(jié)構(gòu)耦合分析，完成了對(duì)環(huán)模的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
ANSYS主要的技術(shù)特點(diǎn)及功能：
·能實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)（結(jié)構(gòu)、溫度場(chǎng)、流場(chǎng)、電磁場(chǎng)）的分析及耦合分析。耦合是指一耦合單元的分析結(jié)果可以作為其它單元的載荷約束；
．能實(shí)現(xiàn)前后處理、求解、及多場(chǎng)分析統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)；
·多物理場(chǎng)的優(yōu)化功能；
·強(qiáng)大的非線性分析功能；
·靈活、快速地針對(duì)不同問(wèn)題的波前求解器、PCG求解器、以及專(zhuān)門(mén)用于BLOCK的特征求解器；
·多用戶的網(wǎng)格劃分技術(shù)，支持自由網(wǎng)格、映射網(wǎng)格、智能網(wǎng)格、自適應(yīng)網(wǎng)格。
2.3環(huán)模制粒總成的三維實(shí)體建模
UG Modeling建模模塊是一種基于特征和約束的新一代技術(shù)，結(jié)合了傳統(tǒng)建模和參數(shù)化建模的特點(diǎn)，具有交互建立和編輯復(fù)雜實(shí)體模型的能力。
2.3.1零件的建模及參數(shù)化
1通過(guò)Form Feature（創(chuàng)建特征）模塊、Feature Operation(特征操作)、Edit Feature（編輯特征）模塊以及尺寸驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)體建模。
2環(huán)模等重要部件的參數(shù)化建模
在后續(xù)研究工作中環(huán)模為主要的分析對(duì)象，在進(jìn)行環(huán)模的結(jié)構(gòu)優(yōu)化過(guò)程中需要反復(fù)調(diào)用環(huán)模實(shí)體，因此必須對(duì)其進(jìn)行參數(shù)化的建模；UG參數(shù)化技術(shù)，涉及從零部件到組件，從組件到部件，從部件到產(chǎn)品的一系列過(guò)程。
參數(shù)化技術(shù)就是利用特征建模方式創(chuàng)建零部件系列的模板，創(chuàng)建零件的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)改變數(shù)據(jù)庫(kù)中的零部件參數(shù)快速而又準(zhǔn)確地生成實(shí)體的過(guò)程。
參數(shù)化的過(guò)程：
1定義設(shè)計(jì)意圖
·選擇特征建模方式，建立特征關(guān)系（尺寸、附著性、位置、時(shí)序）；
·建立草圖約束，創(chuàng)建表達(dá)式（方程、條件）；
·建立零部件間關(guān)系；
2確定建模方式
根據(jù)設(shè)計(jì)意圖創(chuàng)建一個(gè)存在若干變量的，可以通過(guò)數(shù)值驅(qū)動(dòng)的模型
·分析零部件各體素間的關(guān)系；
·分析自由參數(shù)，確定如何保證自由參數(shù)的變化；
·確定模型主特征及輔助特征及特征創(chuàng)建順序；
·利用表達(dá)式編輯器，提取自由參數(shù)，按照自由參數(shù)對(duì)部分表達(dá)式進(jìn)行分 析；
·創(chuàng)建零件庫(kù)及模型并驗(yàn)證。
2.3.2高級(jí)裝配
在實(shí)現(xiàn)環(huán)模制粒總成的模型建立，采用自頂而上的裝配技術(shù)，首先進(jìn)行子裝配。
1壓輥總成的裝配（如圖5.1壓輥總成子裝配）
建立各零件之間的主要約束關(guān)系：
壓輥軸與銷(xiāo)：Mate圓柱副…圓柱副、Distance平面…平面、Align
Datum_Plane---Datum_Plane;
壓輥軸與軸承蓋： Mate平面…平面、Align錐形…錐形、Align
Datum_Plane---Datum_Plane;
軸承蓋和軸承： Mate平面…平面、Mate圓柱副…圓柱副、Align
DatumL Plane---Datum_Plane;
軸承和擋圈： Mate平面…平面、Mate圓柱副…圓柱副、Align
Datum_ Plane---Datum_Plane;
軸承與軸承蓋2:Mate平面…平面、Mate圓柱副…圓柱副、Align
DatumL Plane---Datum_Plane;
壓輥與軸承蓋2：Mate圓柱副…圓柱副、Align Datum_Plane---Datum_Plane；
螺母和壓輥軸：Mate圓柱副…圓柱副、Mate平面…平面、Align
DatumL Plane---Datum_ Plane.
2、壓輥總成與壓板的子裝配（如圖5.2壓輥總成與壓板的子裝配）
建立的主要的約束關(guān)系；壓輥總成與壓板：Mate平面…平面、Mate圓柱副…圓柱
副、Align Datum_Plane---Datum_Plane;
3、壓輥與壓板總成和環(huán)模的子裝配（如圖5.3壓輥與壓板總成和環(huán)模的子裝配）
建立的主要的約束關(guān)系：
環(huán)模與抱轂：Mate平面…平面、Mate圓柱副…圓柱副；
抱轂與后連接法蘭：Mate平面…平面、Mate圓柱副…圓柱副；
抱轂和環(huán)模： Mate圓柱副…圓柱副、Mate錐形…錐形、 Align
DatumL Plane---Datum_Plane;后連接法蘭與壓輥總成：Mate平面…平面、Mate圓柱副…圓柱副；
4環(huán)模制粒總成總裝配f如圖
5.4環(huán)模制粒總成總裝配。
