体单元模型与壳单元模型的计算误差比较

车博

       2.1.3体单元模型与壳单元模型的计算误差比较
　　在静力学分析中，对于板壳单元，只有板面的显示结果符合工程实际，板内显示 为板面之间的线性变化，不一定符合工程实际[19]。因此，若需考察板壳内部变形及应 力分布，应选用实体单元进行离散。
　　本文主要对加工中心的结构件进行模态分析，拟通过采用壳单元模拟结构件的壁 板降低计算量，提高计算效率。以一简单结构为例，如图2.2所示，考察壳单元模型与 体单元模型的计算误差。实例各侧壁的值与本文研究对象相当，满足使用壳单元 离散的要求。分别建立其壳单元和实体单元有限元模型，并比较模态计算结果。
　　分别采用体单元soli(i45、solid95、solid92和壳单元shell63进行离散，单元尺寸从 30mm开始，以5mm的间隔递减，直至各阶模态频率与上一次计算结果相差小于 1%,此时的解作为该单元模型的最终计算结果。考虑到高阶实体单元的精度较高，以 采用S〇lid95单元建立的有限元模型的计算结果作为其它单元模型计算误差的参考标 准，比较结果如表2.1所示。
　　表2.1
　　不同单元^
　　莫型的计寞
　　f结果比较(单位：Hz)
　　阶次
　　1阶
　　2阶
　　3阶
　　4阶
　　5阶
　　solid一95
　　1357
　　1451
　　1616
　　1734
　　1797
　　sol id一45
　　1358
　　1452
　　1617
　　1736
　　1798
　　相对误差/(%>
　　0.1
　　0.1
　　0.1
　　0.1
　　0.1
　　sol id一92
　　1368
　　1463
　　1622
　　1741
　　1804
　　相对误差/(%)
　　0.9
　　0.83
　　0.4
　　0.4
　　0.4
　　shell63
　　1317
　　1409
　　1576
　　1693
　　1771
　　相对误差/(%)
　　-2.9
　　-2.9
　　-2.5
　　-2.4
　　-1.4
　　由表2.1中数据可得，体单元模型的各阶模态频率误差均小于1%,而壳单元模型 的计算误差控制在3%以内，比体单元模型计算误差略大。
　　建立实际结构的有限元模型时，在误差允许情况下，应力求减少计算量。机械结 构件中通常存在大量的板壳实体特征，若需要进行模态分析，在壳单元适用和误差允 许的情况下，可使用壳单元替代体单元模拟板壳实体，可在保证计算精度的同时大大 缩小计算规模，提高分析效率。尤其是对于大中型的结构，效果更明显。
　　本文采摘自“SGM50A卧式加工中心关键结构件结构分析与动态优化”，因为编辑困难导致有些函数、表格、图片、内容无法显示，有需要者可以在网络中查找相关文章！本文由伯特利数控整理发表文章均来自网络仅供学习参考，转载请注明！

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