2现代机械设计方法简介-宋宝玉版.ppt

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + T A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 3 B 6 B 7 C 1 C 2 C 3 C 4 X 1 X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7 X 8 X 9 X 10 X 11 X 12 X 13 X 11 X 12 X 15 X 15 X 16 X 16 X 12 X 16 X 14 X 11 X 14 X 17 图 4-3 轴承系统故障树 表 4-1 故障树事件列表 代号 事件 代号 事件 代号 事件 T 轴承失效 A1 工作环境异常 A2 轴承安装不合理 A3 保持架失效 A4 滚动体失效 A5 套圈失效 B1 保持架强度不够 B2 应力集中 B3 引导间隙过小 B4 形状和质量不一致 B5 表面剥落 B6 滚道损伤 B7 滚道剥落异物 C1 材料缺陷 C2 侧壁薄或过梁 C3 尺寸变形 C4 硬度下降 X1 多余物 X2 异常过载 X3 异常超速 X4 温度异常 X5 振动过大 X6 安装偏心 X7 预载异常 X8 有气孔 X9 夹有杂质 X10 混料不匀 X11 设计问题 X12 加工超差 X13 加工损伤 X14 润滑失效 X15 加工问题 X16 热处理失误 X17 初始润滑失效 现代机械设计方法简介 6 、机械系统可靠性设计 现代机械设计方法简介 六、有限元设计 1 、起源 现代机械设计方法简介 六、有限元设计 1 、起源 1 ）大型桥梁结构的动态分析； 2 ）地下建筑的抗震分析； 3 ）海上石油钻井平台的响应分析 ( 潮、汐、海流、风等 ) 4 ）飞机、航天飞机等的结构整体分析； 5 ）螺杆抽油泵螺杆的变形和稳定性分析（振型）； 6 ）碟型弹簧的翻转分析（临界失稳）； 7 ）球形超塑过程的模拟（仿真）； 8 ）裂纹尖端的应力强度因子 (K IC ) ； 9 ）疲劳裂纹的计算机模拟； 10 ） 焊接熔池的温度场分析； 11 ） 超硬涂层的失效分析 (CVD 、 PVD 涂层 ) ； 12 ） 爆炸冲击波的破坏性分析； 13 ） 支撑结构的稳定性分析； 14 ） 流场分析（导弹发动机、液体流场等）； 15 ） 液体固体耦合分析等 ( 大坝、油罐车 ) 。 现代机械设计方法简介 六、有限元设计 1 、起源 现代机械设计方法简介 六、有限元设计 ? 20 世纪 50 年代 在连续体力学领域 —— 飞机结构的静力和 动力特性分析中开始应用一种有效的数值分析方法 ? 伴随着电子计算机的飞速发展，在 20 世纪 70 年代初期，出 现了大型通用、功能强大，计算可靠，工作效率高的有限 元分析软件，并逐步成为结构分析中的强有力的工具。 ? 有限元分析（ FEA ， Finite Element Analysis ）利用数 学近似的方法对真实 物理系统 （几何和载荷工况）进行模 拟。 ? 利用简单而又相互作用的元素，即单元，实现用有限数 量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。 1 、起源 ? 圆的周长与多边形概念 ? 有限元 是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元 ? 有限元分析 是用较简单的问题代替复杂问题后再求解 把一个原来是连续的物体划分为有限个单元，这些单元 通过有限个节点相互连接，承受与实际载荷等效的节点载荷， 并根据力的平衡条件进行分析，然后根据变形协调条件把这 些单元重新组合成整体进行综合求解。 ? 这个解不是准确解，而是近似 数值解 ( 精度高、适应性强 ) ? 有限元法的基本思想 — 离散化 现代机械设计方法简介 六、有限元设计 1 、起源 1 ）问题及求解域定义：根据实际问题近似确定求解域的物 理性质和几何区域。 2 ）求解域离散化：将求解域近似为具有不同有限大小和形 状且彼此相连的有限个单元组成的离散域，习惯上称为有限 元网络划分一。 现代机械设计方法简介 六、有限元设计 2 、基本步骤 三个阶段，前置处理、计算求解和后置处理。 3 ）确定状态变量及控制方法： 一组包含问题状态变