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體單元模型與殼單元模型的計算誤差比較
閱讀：90 發布時間：2020-8-12
在靜力學分析中，對于板殼單元，只有板面的顯示結果符合工程實際，板內顯示 為板面之間的線性變化，不一定符合工程實際[19]。因此，若需考察板殼內部變形及應 力分布，應選用實體單元進行離散。
本文主要對加工中心的結構件進行模態分析，擬通過采用殼單元模擬結構件的壁 板降低計算量，提高計算效率。以一簡單結構為例，如圖2.2所示，考察殼單元模型與 體單元模型的計算誤差。實例各側壁的值與本文研究對象相當，滿足使用殼單元 離散的要求。分別建立其殼單元和實體單元有限元模型，并比較模態計算結果。
分別采用體單元soli(i45、solid95、solid92和殼單元shell63進行離散，單元尺寸從 30mm開始，以5mm的間隔遞減，直至各階模態頻率與上一次計算結果相差小于 1%,此時的解作為該單元模型的終計算結果。考慮到高階實體單元的精度較高，以 采用S〇lid95單元建立的有限元模型的計算結果作為其它單元模型計算誤差的參考標 準，比較結果如表2.1所示。
| 表2.1 | 不同單元^ | 莫型的計寞 | f結果比較(單位：Hz) | ||
| 階次 | 1階 | 2階 | 3階 | 4階 | 5階 |
| solid一95 | 1357 | 1451 | 1616 | 1734 | 1797 |
| sol id一45 | 1358 | 1452 | 1617 | 1736 | 1798 |
| 相對誤差/(%> | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| sol id一92 | 1368 | 1463 | 1622 | 1741 | 1804 |
| 相對誤差/(%) | 0.9 | 0.83 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| shell63 | 1317 | 1409 | 1576 | 1693 | 1771 |
| 相對誤差/(%) | -2.9 | -2.9 | -2.5 | -2.4 | -1.4 |
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由表2.1中數據可得，體單元模型的各階模態頻率誤差均小于1%,而殼單元模型 的計算誤差控制在3%以內，比體單元模型計算誤差略大。
建立實際結構的有限元模型時，在誤差允許情況下，應力求減少計算量。機械結 構件中通常存在大量的板殼實體特征，若需要進行模態分析，在殼單元適用和誤差允 許的情況下，可使用殼單元替代體單元模擬板殼實體，可在保證計算精度的同時大大 縮小計算規模，提高分析效率。尤其是對于大中型的結構，效果更明顯。
本文采摘自“SGM50A臥式加工中心關鍵結構件結構分析與動態優化”，因為編輯困難導致有些函數、表格、圖片、內容無法顯示，有需要者可以在網絡中查找相關文章！本文由伯特利數控整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！