大型電子地磅秤的有限元算法

大型電子地磅秤的有限元算法

電子地磅秤的傳統算法并沒有考慮面板、橫向梁等橫向連接的影響，較難反應實際的情況。本文運用有限元軟件Hyperworks進行求解及查看結果。

模型的建立

由于本有限元分析軟件側重于力學分析，對數模的建立并不是強項。我們可以通過專業建模軟件Pro-e、UG、CATIA等對分析產品進行建模，并輸出igs、step、x_t文件，然后調入Hypermesh進行前處理、Radioss進行求解、HyperView進行后處理。

模型的處理

1. 單元的選取

由上節提到，此模型有板材與型材焊接而成。根據有限元理論，該模型板材形狀可用殼單元定義，槽鋼用實體單元定義，這樣為后繼的計算節省大量時間。

從模型大小、復雜程度及分析精度考慮，殼單元用高階四邊形單元，尺寸劃分為10mm；實體單元用高階四面體單元，尺寸劃分為8mm。2.焊接問題

焊接方法在Hypermesh中有多種方式模擬，常用的有acm及cweld等，它不像其它分析軟件那樣，在劃分網格時控制兩零件的對應焊接網格尺寸。本文選用cweld，它需定義焊接間隔及焊點大小，通過適當的調節焊接間距及焊點大小，可任意模擬兩零件是滿焊還是間隙焊等焊接方式。

3.材料選擇本大型電子地磅秤行業，所用的材料主要是Q235鋼材，其優良的焊接性、耐腐蝕性、韌性等優點被用于工程結構。

材料參數：

彈性模量 E=210Gpa

泊松比u=0.3

密度p=7.85e-9t/mm3

4.約束

在實際使用中秤臺4個角分別安裝有一個橋式數字傳感器,每個傳感器由4個螺栓連接到傳感器支承鐵上,并由限位器進行水平方向的限位，（即縱向為X，橫向為Y）。在建立約束條件是，把限位器與秤體接觸的部分進行Ux，Uy方向的限制，傳感器與托板接觸的部分進行Uz方向限制。

5.載荷的處理

選用雙后橋壓在大型電子地磅秤中心線對稱位置處時的情形為研究對象。與輪胎接觸的秤臺面為受力面，如果對該區域節點加載集中力，會造成應力集中，現加載力面，能解決應力集中問題，并能很好得反應力與秤臺面的垂直關系。

秤體除了受上述輪胎載荷外，還受自重的載荷，在Hypermesh中可增加重力加速度Grav=9800mm/s2，值得注意的是，必須給材料賦予密度。

該算法能很好的對模型結構小改動進行局部修改和驗證，大大提高了我們的工作效率。