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ANSYS軟件是一種大型有限元分析軟件，不但融結構、熱、流體、電磁和聲學于一體，而且擁有豐富和完善的單元庫、材料庫和求解器，能有效求解各類結構的靜力、動力、振動、線性和非線性、模態(tài)分析、諧波響應分析、瞬態(tài)動力分析及斷裂力學等問題。它還擁有完善的前后處理和強大的數(shù)據(jù)接口，是計算機輔助工程(CAE)和工程數(shù)值分析和模擬非常有效的軟件。
隨著機電工業(yè)技術特別是航天技術的發(fā)展，對空間結構的要求不斷提高。展開式結構因其具有重量輕、收攏后所需的空間小等特點而越來越受到設計者的青睞。這種可展開結構通過展開機構從收攏壓緊狀態(tài)展開成為工作狀態(tài)，展開機構對該結構的工作過程的成敗具有決定性的作用。而盤壓桿作為一種桿狀構架式展開機構以其獨特而優(yōu)良的結構特點和展開性能逐漸發(fā)展成極具發(fā)展前途的展開機構之一。因此對該機構的力學研究，分析該機構在壓縮過程中最大應力以及系統(tǒng)變形能的變化情況，具有非常重要的理論與實際意義。
盤壓桿展開機構由主承力結構、有效載荷支撐板、套筒和展開控制機構4部分組成。我們主要對盤壓桿機構的主承力結構部分進行研究，其原理樣機如圖所示。
首先利用ANSYS的前處理對盤壓桿機構進行實體建模，定義材料特性以及盤壓桿機構縱梁和橫向支撐框架的截面形狀(section)，材料特性均為該機構實際采用的玻璃纖維環(huán)氧樹脂復合材料的材料特性參數(shù)。然后根據(jù)盤壓桿結構的特點，選擇ANSYS軟件所提供的單元庫中的beam189單元進行網(wǎng)格劃分，該單元類型基于Timoshenko梁原理，主要用于梁的各種類型分析。
該有限元模型總共包括276個單元，其中每個單元有3個節(jié)點，每個節(jié)點上形成1個截面，每個截面都有25個section node。橫向支撐框架與3根縱梁之間的鉸接通過ANSYS軟件前處理提供的自由度耦合功能實現(xiàn)，該模型耦合了縱梁與橫向支撐框架之間的沿X、Y、Z方向的3個平移自由度以及沿Z方向的轉動自由度。另外為了保證該盤壓桿機構在變形過程中橫向支撐框架始終保持水平，還要耦合橫向支撐框架所有節(jié)點沿Z方向的自由度。首先需要選擇分析類型，我們采用瞬態(tài)分析的完全法來對盤壓桿機構進行有限元分析。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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