Методика выбора твердотельных конечно-элементных моделей несущих систем станков при проведении их инженерного анализа

Abstract

В работе представлена методика выбора твердотельных конечно-элементных мо- делей для несущих систем станков. Методика базируется на анализе результатов компьютерного моделирования различных вариантов моделей несущих систем трех станков различной компоновки. Вариативность моделей определялась учётом тяговых устройств и стыков в соединениях. Несмотря на то, что современные CAE-системы для моделирования неидеального контакта в сопряжениях предлагают специальные контактные конечные элементы, в работе использован традиционный под- ход для моделирования неидеального стыка в виде совокупности упругих элементов. Проведенные вы- числительные эксперименты показали, что несмотря на то, что наиболее точная модель получается при использовании моделей тяговых устройств и стыков, но в этом случае расчётная модель требует значительных вычислительных ресурсов. Было установлено, что исключение из расчётной модели не- сущей системы станка тяговых устройств может приводить к увеличенной погрешности моделиро- вания в задачах статики до 25 %. Результаты модального и динамического расчётов оказываются более устойчивыми к вносимым изменениям в расчётную модель станка, так как погрешность рас- чётных параметров не превышает 10 %. Также было установлено, что расчётные модели с затяну- тым стыком, при жесткости более1,6·1010 Н/м, мало отличаются от моделей с идеальным контак- том. Таким образом, было показано, что при допустимой 25 %-ной погрешности моделирования пред- почтительно использования расчётной модели несущей системы без учёта неидеального контакта и тяговых устройств.