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三维运动仿真和有限元分析在大型游乐设备设计中的应用
大型游乐设备的安全关系到千家万户，深圳华侨城的警钟犹然在耳，从源头上消除安全隐患，无疑可以事半功倍。国家特检院施行大型游乐设备设计审查制度以来，大型游乐设备安全事故明显减少，然而在审查中也发现，还有很多厂家在设备运动分析和零部件强度计算中人采用手工分析计算，设备运动分析不准确，强度计算不严谨。与设备实际运行受力状况存在较大的差距，给设备安全运行留下安全隐患。三维运动仿真和有限元分析软件在大型游乐设备设计中的应用可以很好的解决这个问题。首先，三维运动仿真可以准确进行运动分析，其次，将运动分析结果用有限元对零部件的强度进行详细的分析。
下图为用三维运动仿真软件对受恒阻力的扩涨钳的受力做的运动分析，扩涨钳的受力曲线如右图所示，扩涨钳开口位置为最大受力位置。传统的运动分析认为扩涨钳的受力即为阻力，由此可见传统的运动分析，与实际有较大差距。
下图扩涨钳开口加大，其受力在逐渐减小。
现在以某一压力床机身为例计算说明手工计算和有限元分析计算之间的差距。
手工计算结果：机身上、下横梁中部的横截面和立柱横截面面积最小部位分别如图2中的a、b、c所示。
计算得：上横梁在a1—a11处有最大应力40.6MPa ,
a2—a22应力为27.1MPa
下横梁在b2—b22处有最大应力45.8MPa ,
b1—b11处应力为45MPa ;
立柱在整个范围内为60MPa。
从上面计算可以看出机身最大应力发生在上下横梁中间部位和立柱上。其中在上横梁上部a1—a11、下横梁下部b2—b22、和立柱处为最大拉应力。
在同样力6300kN情况下,用有限元计算得到的应力
分布如图3所示。
图中所示各处的应力分别为:
σ1 = 132MPa ; σ2 = 110MPa ;
σ3 = 120MPa ;σ4 = 163MPa ;
σ5 = 140MPa ;σ6 = 140MPa ;
σ7 = 90MPa ;σ8 = 140MPa ;
σ9 = 130MPa ;σ10 = 30MPa ;
可以看到,在材料力学计算的最大应力处有限元计算的值也是应力大的点,但值要大的多。同时还有一些点的应力值比较大,比如5、6、8等处
总之，三维运动仿真和有限元分析软件，可以更接近实际的模拟运动状态和实际受力状况。
参考文献：
胡小伟黄树槐 卢怀亮螺旋压力机整体机身的设计及优化
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发表于 2011-8-20 15:25:47
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问题专业，描述清楚
伸手党/灌水/看不懂
楼主
发表于 2012-3-14 15:46:35
