機械振動計算機模擬機科技論文

　　一、概述

　　隨著計算機的發展，人們目前已普遍採用計算機進行工程設計，其中計算機輔助設計(cAD)已被廣泛推廣，而計算機輔助工程(cAE)在近幾年也正逐步被人們所接受。本文主要論述了CAE方法中的動態模擬。以往的產品設計，往往是根據設計經驗，確定產品的結構形式，待樣機產生後再根據環境試驗的要求做各種例行試驗，試驗過程中，機械振動常常會由於設計不當，出現多種多樣的問題，這樣只好重新設計。而採用CAE方法後，可以在設計的初期，樣機出來之前，在計算機上模擬出樣機的結構形式，並在計算機上進行動態模擬，這樣就可事先了解樣機在機械振動中可能會出現的問題，並於設計的初期進行修改，使樣機一次設計成功，縮短產品的研製週期。

　　二、基本原理

　　1.有限元的基本概念

　　有限元單元是把連續彈性體看作有限個單元體，在有限個結點處聯結而成的結構，而每個單元又是一個彈性體，它具有合法的某些特徵。有限單元法的特點在於其分析物件不是整個結構或子結構，而是以單元的特點位移，作為系統的廣義座標，結點力一般則表示為結點位移的`函式，由於各單元可根據需要取得很小，所以它們的函式關係可表達得非常簡單。有限單元法，原則上適用於各種不同的結構問題，是一種適應性很強的數值方法，這種方法可將各種問題的分析結果歸結為求解線性代數方程組，就為利用計算機解題提供了便利條件。

　　2.虛功原理

　　在固體力學中，有限元法一般採用虛功原理。虛功原理具體表述為:如果質點系在外力作用下是平衡的，則全部主動力和約束力在平衡位置算起的任何虛位移上所作虛功的總和等於零。

　　三、SAP軟體簡介

　　SAP是一個專門用於有限元分析的CAE系統，目前已發展到SAPg.O，它提供了一個人機對話的圖形一選單一提示一命令環境，使人們可以用多種方法自動或半自動地構造複雜的有限元模型，並且可以用各種方式觀看、檢驗構成的有限元模型。此外，它可以把自動或半自動生成的有限元模型的影象對應的二進位制碼檔案自動轉換為ASCll碼，以供有限元分析之用。在分析過程中，它提供不同的求解工具，以滿足是靜態分析還是動態分析，是線性分析還是非線性分析。該軟體的執行結果已被工程驗證。此外，該軟體還提供了後處理系統，可以在螢幕上直觀地觀看執行的結果。

　　四、具體應用例項

　　以某發射機機架作為研究物件。如圖1為某發射機的外形，該機器高為817.smm，寬為545mm，深為55omm，機架底部裝有四個JGI一3型減振器，背部裝有兩個E25型減振器，整個機架加各個分機箱，共重140公斤。從以上的論述可以看出，機械振動的計算機模擬是具有一定的科學性和真實性的。目前，國內一些科研院校及有實力的企業已將它運用到實際工作中，如汽車、飛機及雷達的研製，並已取得一定的成果，預計隨著計算機的發展，該方法的應用還將有更廣闊的前景。