曲柄不同偏心质量工况的分析

轴套类零部件在高速旋转时，会因加工工艺、设计精度等因素引起偏心质量的不平衡，对此在实际工程分析中多以配重的方法来解决。本项目通过使用0D单元类型来模拟配重的偏心质量大小，通过改变该质量大小来仿真计算模型上的应力变化。主要步骤如下。

1）单击工具栏中的【返回到模型】按钮，双击【仿真导航器】中的【M0301_曲柄_fem1.fem】节点返回到FEM环境。

2）单击【网格控件】右边的三角符号，在下拉菜单中单击【网格点】节点，弹出【网格点构造器】对话框，【类型】选择【自动判断的点】，【选择对象】选择现有网格点附近的点，如图3-39所示。该操作步骤确定了偏心质量所在的位置。

3）右击【仿真导航器】中【M0301_曲柄_fem1.fem】节点，选择【更新】节点，则新建的网格点自动捕捉到离它最近网格点，如图3-39所示。

4）单击【网格控件】右边的小三角形符号，在下拉菜单中单击【0D网格】按钮，【类型】默认为【创建0D网格】，【选择对象】选择新创建的网格点，【单元类型】默认为【CONM2】，单击【编辑网格相关数据】按钮，弹出【网格相关数据】对话框，【质量】参数框中输入【0.01kg】，单击【确定】按钮，如图3-40所示，完成定义0D单元质量大小的操作。

图3-39 在面上构造网格点

图3-40【网格相关数据】对话框(www.xing528.com)

5）右击【M0301_曲柄_fem1.fem】节点，单击【显示仿真】下的【M0301_曲柄sim1_i.sim】节点，进入SIM环境，进行求解并查看解算结果，其最终的应力云图如图3-41所示。即给0D单元施加了0.01kg质量大小，模型上最大的应力值为427.71MPa。

当所加0D网格的质量变化时，曲柄的应力会如何变化呢？返回到FEM环境中，在【仿真导航器】中单击【0D收集器】边上的加号，展开并双击【0d_mesh（1）】节点，修改网格的质量大小，再进行求解，查看曲柄的最大应力及变形情况，分析结果见表3-2。

图3-41 加上【0D网格】后的应力云图

表3-2 不同网格点质量下曲柄的应力情况

提示

从表3-2可以看出，偏心质量越大，最大应力值也越大，两者之间呈现出一定的规律。建议读者画图来描述最大应力和OD单元质量大小的关系，看看和理论公式的计算结果是否相符。