可靠性测试课程报告.doc

机械工程的可靠性测试【摘要】 机械工程设计是一个较为复杂且系统的领域,由于机械产品较多,并且大部分产品都需要较高的可靠性,为此,可靠性设计成为机械工程及其相关产品设计中较为重要的环节之一。目前,比较常用的机械工程可靠性设计方法有很多, 这其中，近年发展起来并且广为应用的有限元分析方法解决了传统力学所难以解算的高元非线性工程结构，系统，具有开拓性的意义。本文就一个简单的简支架机构仿真介绍以有限元分析为工具的可靠性测试原理和一般步骤。【关键词】机械工程；工程结构 ；可靠性测试 ；有限元分析；简支架机构仿真；一、 可靠性测试在机械工程中的作用 随着科学技术的飞速发展,人们不仅需要多功能的产品,而且要求产品能可靠地实现人们所需的功能,因此,一种以产品的可靠性为目的的设计技术可靠性设计应运而生,并在短短的五、六十年里得到迅速发展和广泛应用。1、意义：1)提高产品可靠性,可以防止故障和事故的发生,尤其是避免灾难性的事故发生.86年1月28日,美航天飞机”挑战者号”由于1个密封圈失效,起飞76S后爆炸,其中7名宇航员丧生,造成12亿美元的经济损失;92年我国发射”澳星号”时由于一个小小零件的故障,发射失败,造成了巨大的经济损失和政治影响. 2) 提高产品的可靠性,能使产品总的费用降低.提高产品的可靠性,首先要增加费用,如选用好的元器件,研制部分冗余功能的电路及进行可靠性设计、分析、实验，这些都需要经费，然而，产品可靠性的提高使得维修费及停机检查损失费大大减小，使总费用降低。3）提高产品的可靠性，可以减少停机时间，提高产品可用率，一台设备可顶几台用，可以发挥几倍的效益。美国GE公司经过分析认为，对于发电、冶金、矿山、运输等连续作业的设备，即使可靠性提高1%，成本提高10%也是合算的。4）对于公司来讲，提高产品的可靠性，可以改善公司信誉，增强竞争力，扩大市场份额，从而提高经济效益。二、 有限元法在机械工程中的应用有限元法是一种高效能、 常用的计算方法。 有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的， 随着计算机技术的广泛应用， 有限元法已经发展成为一种先进的 CAE 技术， 广泛应用于各个工程领域， 解决复杂的设计和分析问题， 已成为工程设计和分析中的重要工具。有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四个比较知名比较大的公司。除此之外，常用的工程建模辅助工具CAD都内置了各种有限元插件，如SolidWorks，UG，proe等，都可以一定程度的解决常见的工程问题。三、 简支架机构仿真测试实验本实验以solidworks 2012建立模型，结合有限元插件SolidWorks simulation进行有限元仿真分析其受力后的应力分布，各点应变及系统的安全系数，并作出报告。F2F1固定端1、工程受力模型示意图其中F1=500N，F2=600N，长度为360mm和250mm,横截面50x50mm，材料为普通碳钢，求其应力分布，应变分布及安全系数。2、仿真场景截图3、报告。模拟对象为 简支架日期: 2015年4月6日设计员: 叶宗杰算例名称: 简支架可靠性分析分析类型: 静态Table of Contents说明1假设2模型信息2算例属性3单位3材料属性4载荷和夹具5接头定义5接触信息6网格信息7传感器细节8合力9横梁9算例结果10结论12说明无数据模型信息模型名称: 简支架当前配置: 默认实体文档名称和参考引用视为容积属性文档路径/修改日期圆角2实体质量:10.9535 kg体积:0.00140429 m3密度:7800 kg/m3重量:107.344 NE:资料作业可靠性测试叶宗杰-20121004316简支架.SLDPRTApr 06 22:36:23 2015算例属性算例名称简支架可靠性分析分析类型静态网格类型实体网格热力效果: 打开热力选项包括温度载荷零应变温度298 Kelvin包括 SolidWorks Flow Simulation 中的液压效应关闭解算器类型FFEPlus平面内效果: 关闭软弹簧: 关闭惯性卸除: 关闭不兼容接合选项自动大型位移关闭计算自由实体力打开摩擦关闭使用自适应方法: 关闭结果文件夹SolidWorks 文档 (E:资料作业可靠性测试叶宗杰-20121004316)单位单位系统:公制 (MKS)长度/位移mm温度Kelvin角速度弧度/秒压强/应力N/m2材料属性模型参考属性零部件名称:普通碳钢模型类型:线性弹性同向性默认失败准则:最大 von Mises 应力屈服强度:2.20594e+008 N/m2张力强度:3.99826e+008 N/m2弹性模量:2.1e+011 N/m2泊松比:0.28 质量密度:7800 kg/m3抗剪模量:7.9e+010 N/m2热扩张系数:1.3e-005 /KelvinSolidBody 1(圆角2)(简支架)曲线数据:N/A载荷和夹具夹具名称夹具图像夹具细节固定-1实体:1 面类型:固定几何体合力零部件XYZ合力反作用力(N)-499.957-0.00951517-599.83780.867反力矩(N-m)0000 载荷名称装入图象载荷细节力-1实体:1 边线参考:边线类型:应用力值:-, -, -500 N力-2实体:1 边线参考:边线类型:应用力值:-, -, 600 N接头定义无数据网格信息网格类型实体网格所用网格器: 标准网格自动过渡: 关闭包括网格自动环: 关闭雅可比点4 点单元大小4 mm公差0.2 mm网格品质高网格信息 - 细节节点总数355056单元总数244906最大高宽比例4.9046单元 (%)，其高宽比例 100扭曲单元(雅可比)的 %0完成网格的时间(时;分;秒): 00:00:37计算机名: ORJFNBAPGUS9D5Z网格控制信息:网格控制名称网格控制图像网格控制细节控制-1实体:3 面单位:mm大小:2比率:1.5传感器细节无数据合力反作用力选择组单位总和 X总和 Y总和 Z合力整个模型N-499.957-0.00951517-599.83780.867反作用力矩选择组单位总和 X总和 Y总和 Z合力整个模型N-m0000横梁无数据算例结果名称类型最小最大应力1VON:von Mises 应力2890.74 N/m2节: 2848124.94906e+007 N/m2节: 3773简支架-简支架可靠性分析-应力-应力1名称类型最小最大位移1URES:合位移0 mm节: 10.230659 mm节: 3773简支架-简支架可靠性分析-位移-位移1名称类型最小最大应变1ESTRN :对等应变1.01038e-008 单元: 914958.54077e-005 单元: 35856简支架-简支架可靠性分析-应变-应变1名称类型最小最大安全系数1自动22.2865 节: 3773381553 节: 284812简支架-简支架可靠性分析-安全系数-安全系数1结论：