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2.3結構件有限元模型

在三維設計軟件PRO/E中建立床身、立柱的三維模型，再導入到有限元前處理軟件HyperMesh中對進行網(wǎng)格劃分。為了提高網(wǎng)格質量和節(jié)省計算時間，建模時應對結構件的幾何特征做出必要的簡化，如較小的鑄造圓角、拔模斜角、高度較小的安裝凸臺等幾何特征。

南通科技公司先后設計制造了兩個方案的立柱，如圖2.7、圖2.8所示。立柱方案

1、方案2的質量分別為3286Kg和2750Kg。與方案1相比，方案2主要區(qū)別是去掉了后方部分外壁板，達到大幅減重的目的。立柱長(Z向)970mm，寬(X向)1900mm,高(Y 向)1954mm,內部筋板厚20mm，外壁厚25_。結構件材料為鑄鐵HT300，彈性模量 E=1.3e5MPa，密度p=7.35el2kg/mm³，泊松比|a=0.27。兩個方案的裝配尺寸完全一致，立柱由底部13個螺栓連接固定于床身，前側兩長條形凸臺用于安裝X軸直線導軌，支承立滑板，四個方形凸臺用于安裝X軸傳動絲杠軸承座，雙絲杠驅動立滑板沿

根據(jù)2.1.2節(jié)提出的殼單元使用要求，立柱整體可使用殼單元sheU63進行離散；對于床身，中間的排肩槽曲率半徑較小，與其相鄰的Z軸導軌安裝凸臺厚度也較大，不符合使用殼單元離散化的要求，可用實體單元solid45模擬，其它部位均可用殼單元模擬。體、殼單元的連接采用耦合加約束方程法，直接約束連接處殼單元的轉動自由度。立柱與床身的有限元模型如圖2.9所示，其中立柱方案1、方案2分別離散為 14176和12003個shell63殼單元，三角形單元比例均小于0.3%;床身的排屑槽離散為 3352個solid45體單元，其他內、外壁板離散為17829個shell63殼單元，三角形單元的比例為0.6%。有限元模型中三角形單元的比例較少，對計算結果的影響可忽略。