三维建模与力学性能分析
三维编织复合材料细观结构与力学性能分析
三维编织复合材料细观结构与力学性能分析三维编织结构复合材料作为一种新型高级的复合材料，在国外得到迅速的发展，而国内对于这种结构复合材料的研究相对较少。
本文采用控制体积单元法与试验观察相结合的方法研究了三维编织复合材料的细观结构，并采用数值计算方法分析了三维编织复合材料的弹性性能，具有一定的理论价值和实际工程意义。
三维编织结构复合材料是完全整体、连续、多向的纺线(纤维束)的网络，充填以延性材料，这类新材料已失去通常复合材料的层合板概念，由此，层合板复合材料层间脆弱的致命弱点在编织结构复合材料中得到克服，所以编织结构复合材料具有高的强度和刚度(包括在厚度方向)，接近实际形状的制造，高的冲击韧性、高的损伤阻抗，和按实际设计要求的特定的航空航天方面的使用功能，因而广泛地受到工业界和学术界的关注。
文中从三维编织物的编织工艺入手，得到编织复合材料的几何结构，建立了织物纱线构造模型(FAM-Fabric Architecture Model)，进而分析其力学性能；另外，通过试验研究了这种复合材料的力学性能。
主要的研究内容包括以下几个方面：系统地研究了采用四步法1×1方型编织工艺编织的预成形件及其增强的复合材料的细观结构。
提出了纱线椭圆形横截面假设，考虑了编织纱线的细度和编织纱线填充因子的影响。
根据编织过程中携纱器的运动轨迹特点，将预成形件划分为三个不同的区域，分别定义了不同的控制体积单元，识别了预成形件的两种局部单胞模型，分析了预成形件的纱线构造，并导出了编织结构参数之间的关系，同时给出三维编织复合材料的设计方法。
主要的编织结构参数包括试件的外形尺寸、主体纱行数和列数，三个区域各自所占的体积百分比、编织纱线的细度、纱线填充因子、纤维体积含量、编织角以及编织花节长度。
以精确的复合材料单胞模型为基础，从最小的可重复的单胞入手，对单胞的结构进行简化分析，认为纤维是平直的，将单胞中的四个不同方向的纤维束看成是空间四个不同方向的单向复合材料，纤维束的性能可以等价于单向复合材料的宏观性能。
基于NX软件的密炼机转子三维建模及受力分析
作者简介：王志飞（1980-），男，工学学士，毕业于河南农业大学，工程师，主要从事炼胶设备密炼机等的设计。
收稿日期：2020-02-14密炼机自1916被Banbury 发明以来，因其高效炼胶性能，其已经成为橡胶加工企业的首选炼胶设备。
炼胶转子作为密炼机最核心部件，其表面凸棱数量多少、凸棱的螺旋升角大小及组成凸棱外形的曲面等参数信息，都会对密炼机的炼胶性能产生直接影响。
为优化转子性能，提高炼胶品质及效率，针对密炼机转子结构，国内外越来越多的科研院所与企业对此进行了广泛、深入研究。
NX 是Siemens PLM Software 公司开发的一个产品工程解决方案，是一个交互式 CAD/CAM (计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，能满足用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构，为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段，当下其已成为模具等行业三维设计的一个主流应用。
目前有关转子三维建模及分析方法的文章有很多，但基本上仅是对转子凸棱部位进行的简单建模，而转子凸棱端部位的收尾处基本处于开放状态，并没有对收尾进行圆弧及倾角处理，这样的三维模型与转子实际形状的偏差较大，易给转子受力分析及模拟胶料的流场分析带来一定的误差。
本文通过对转子曲面的倾角及圆弧进行NX 建模，以及转子体内部水道建模，并进行强度计算及分析，论述转子体各部位三维建模的有效性和必要性。
1 NX 软件在密炼机转子设计中必要NX 系统内的三维主模型是基于产品数据管理系统（PDM ）为核心的一个中央数据库文件，包含了产品相关的所有几何和非几何信息，在产品的生命周期内可为各阶段开发及相关各部门提供服务，其主模型是设计人员、工艺人员、仿真分析人员、编程人员后续操作所用模型的 “引用”，保证上下游模型的一致性。
随着三维软件与大量数控加工设备的配合应用，精确的三维主模型显得非常重要。
由多组曲面组成的密炼机转子体，通过NX 建模设计，优化后更高设计精度极大影响着转子受力程度和数控加工质量。
基于有限元方法的三维细胞模型与力学分析
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胞力学模型的建立仍然研究的相对较少。本课题在前人研究的基础上，将细胞主 要结构视为粘弹性材料，利用有限元方法，在Ａｂａｑｕｓ ６．７分析软件的计算平台上， 初步建立了细胞的三维模型。并以该模型为对象，计算和分析了细胞在剪切力， 压力等力学因素的作用下所产生的变形和应力分布。主要工作包括：１）建立了一 个由细胞膜，细胞质，细胞核构成的三维细胞模型，并赋予其粘弹性材料性质， 分析其在剪切力作用下的应力和变形。２）分析了剪切力和正压力同时作用于细胞 时，细胞的应力及变形分布。３）分析了该细胞模型在有细胞内预应力存在时，其 在剪切力作用下的应力分布。论文建立了多层次、多成分的细胞模型，使得能够 分析到外力引起的细胞膜、细胞质及细胞核的应力和变形，有助于揭示细胞感知 机械力等外界刺激的工作机理。
应事件及其力学一化学调节机制。研究单细胞整体力学行为的学者通常关注细胞变
形能力，把细胞简化为弹性皮质膜或皮质层包着均质流体的液体模型，或把细胞 看做线弹性固体，线黏性弹性固体的连续介质体，甚至把细胞看做多相体。在某 种程度上，这些模型能很好的描述悬浮细胞的力学特性，但在粘附细胞的应用中 却存在很大局限性且无法解释细胞结构和功能关系以及力学．化学转导机制。
力学建模和分析报告
力学建模与分析报告一、工程问题1.问题的照片或图片（不妨把思路放宽）2.问题描述和解释二、建立力学模型1.大致几何尺寸（长度、横截面形状）确定、材料确定、支座约束、各种可能的载荷确定2.简化得到的力学计算简图三、分析过程包含了那些力学知识（请列举）；包括哪几种基本变形；安照组合变形分析的步骤展开；许用应力确定四、对本组在建模过程中表现的自我评价：8.0 分五小组成员在报告形成过程中的贡献C5112A型单柱立式车床光杠受力建模C5112A型单柱立式车床，数控，数显，C5112A/CX5112A型机床是单柱立式车床，有一个立刀架和一个侧刀架。
适应高速钢刀具和硬质合金刀具加工各种黑色金属、有色金属和部分非金属材料，可车削内圆柱面、外圆柱面、端面、内圆锥面、外圆锥面、切槽、钻孔、扩孔和钱孔。
主要技术参数如下:最大切削直径（mm）: 1250立刀架行程（mm）水平：700工作台直径（mm）: 1000立刀架行程（mm）垂直：最大工件重量（t）： 4侧刀架行程（mm）水平：工作台转速范围（r/min）：侧刀架行程（mm）垂直：级数：16机床重量（约t）: 8.5主电机功率（kw）: 22 工件最大加工高度（mm）:（1）标准型加工高度：（2）加高200mm :6506006.3-2009001000mm :2360X 2270X 28002360X 2270X3000 加工高度：1200机床外型尺寸（长X宽X高）（1）标准型：（2）加高200mm补充条件：进给量: 8~86mm/min光杠最大转速约98r/min进给电机功率： 1.3KW 进给电机转速：940r/min题目：分析光杠受力情况并校具安全性光杠材料为45号钢，(rs=360MPa安全系数n=1.5~2[(T ] max=(T S/ n min =360/1.5=240MPa[T ] maxr^ 0.8[ ]]max =192MPap =7.82g/cm3光杠受自身重力引起均布载荷qq=G/ t = p vg/ t=7820 兀X 0.0352 X 9.8+4=73.7N/mMmax = qi/2X 1/2—qi/2x C /4 =q i2/8=55.3N - mo- max =Mmax/Wt= 55.3X 32/(0.035 3兀)=13.1MPa< 240MPa=[①]max 光杠由进给电机带动溜板箱运动产生一个扭矩TTmax=9549P/ n min86/8=98/n min n min = 9.12Tmax=9549P/ n min=9549X 1.3/ 9.12= 1361N - mTmax—Me=0 得Me=1361N・ mp = Me / Wt=16 x 1361 / (3.14 乂0.035 3) = 161.75MPa< 192MPa= [r ]max所以光杠在最大载荷F作用下可安全。
机械工程中的力学分析与建模方法研究
机械工程中的力学分析与建模方法研究在机械工程领域中，力学分析与建模方法是非常重要的研究内容。
力学分析可以帮助工程师理解和预测材料和结构在外力作用下的变形和行为，而建模方法则可以将实际工程问题转化为数学模型，从而进行定量分析和解决问题。
本文将探讨机械工程中力学分析与建模方法的一些研究进展和应用。
一、力学分析方法力学分析方法是机械工程领域中常用的研究手段。
传统的力学分析方法主要包括静力学、动力学和弹性力学。
静力学研究物体在平衡状态下的受力和变形情况，通过求解力的平衡条件和应力-应变关系来分析结构的稳定性；动力学研究物体在运动状态下的受力和变形情况，通过求解牛顿定律和运动学方程来分析结构的动力响应；弹性力学研究材料在小应变条件下的力学行为，通过应力-应变关系和弹性力学方程来分析材料的强度和刚度。
随着科技的不断进步，力学分析方法也得到了很大的发展。
有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）是一种广泛应用的力学分析方法，它将连续结构离散化成有限个子结构，通过求解单元之间的力平衡方程，得到整个结构的应力和变形分布。
有限元分析具有高精度、高效性和灵活性的优点，广泛用于各个领域的材料和结构力学分析。
另外，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）也是一种常用的力学分析方法，它利用数值方法和计算机模拟技术，研究流体在任意的流动和传热条件下的力学行为。
二、建模方法建模方法是将实际工程问题转化为数学模型的过程，通过建立合理的模型来描述和解决问题。
在机械工程中，建模方法广泛应用于结构分析、振动分析、传热分析等领域。
在结构分析中，有限元建模是常用的方法。
它将实际结构离散化成有限个单元，并建立单元之间的相互关系和受力情况。
通过求解单元的位移和应力，得到整个结构的变形和应力分布。
有限元建模方法具有灵活性强、适用范围广的特点，可以针对不同的结构和材料进行模拟分析。
三维模型在机械工程中的应用有哪些？
三维模型在机械工程中的应用有哪些？在当今的机械工程领域中，三维模型已经成为了一个极为重要的工具。
通过使用三维模型，工程师们可以更加直观地理解和设计机械产品。
那么，让我们一起来探讨一下，三维模型在机械工程中的应用有哪些呢？以下是几个重要的应用领域：一、产品设计与开发在机械产品的设计与开发过程中，三维模型起到了关键的作用。
使用三维建模软件，工程师们可以创建出细致精确的产品模型，不仅可以直观地展现产品的外形，还可以进行各种力学分析、流体模拟等。
通过这些分析和模拟，工程师们可以更加准确地评估产品的性能，并进行相应的改进和优化。
1. 细致精确的建模：使用三维建模软件可以将产品的每个细节都建模出来，包括各个零部件的形状、尺寸和材料等。
这样可以大大减少产品设计和制造中的错误和纠正。
2. 动态模拟与分析：在三维模型中，工程师们可以模拟产品的运动和工作过程，并进行各种力学分析和模拟。
比如，对机械零件的应力、变形、动力学特性以及流体力学性能等进行评估和优化。
3. 快速原型制作：通过三维模型，可以实现产品的快速原型制作。
这样可以在产品正式制造之前进行实际测试和验证，以保证产品的可行性和稳定性。
二、工艺设计与生产除了产品的设计与开发，三维模型还在工艺设计和生产过程中发挥了重要的作用。
通过三维模型，工程师们可以预先规划和优化整个生产过程，提高生产效率，并减少生产成本和资源浪费。
1. 工艺规划与优化：通过三维模型，可以模拟和优化产品的加工过程，并预测可能出现的问题和瓶颈。
这样，工程师们可以提前采取措施，调整工艺方案，避免生产中的问题和延迟。
2. 制造原型与模具制作：三维模型可以用于制造产品的原型和模具。
通过使用三维打印技术和数控加工设备，可以更加快速和精确地制造出产品的原型和模具。
3. 生命周期管理：通过三维模型，工程师们可以进行产品的全生命周期管理，包括产品的设计、制造、维护和更新。
这样可以更好地掌握产品的状态和变化，提高产品的使用寿命和性能。
泡沫金属夹芯板的三维建模方法及力学性能模拟
MATERIALS FOR MECHANICAL ENGINEERING------------------------------------------------------------2020垄兰月第44卷第12期_Vol.44No.12徑.2020 DOI：10.11973/jxgccl202012017泡沫金属夹芯板的三维建模方法及力学性能模拟曲祥生「，王立华「，鞠燕2,刘大伟'，张华林I,朱正江I,胡曰博」(1.昆明理工大学机电工程学院，昆明650500；2.广东工学院工业自动化系，肇庆526100；3.齐鲁工业大学材料科学与工程学院，济南250300)摘要：详细描述了基于MATLAB软件建立泡沫金属夹芯板三维随机模型的过程，采用ANSYS有限元软件对泡沫金属夹芯板的准静态压缩性能进行了模拟，并与试验结果进行了对比；采用所建立的三维随机模型研究了泡沫铝夹芯板在冲去载荷作用下的动态力学性能。
结果表明：采用三维随机模型模拟得到的准静态压缩真应力-真应变曲线整体上与试验结果吻合，均包括弹性阶段、屈服阶段与致密阶段,相对误差小于10%,这验证了模型的有效性与可靠性；在相同初始速度(80,100,200m-s_1)下冲击后，孔隙率60%的泡沫铝夹芯板的应力峰值与吸收能量均比孔隙率50%的低；相同孔隙率泡沫铝夹芯板的初始应力峰值、平台应力和吸收能量均随着初始冲击速度的增大而增大。
关键词：建模方法；三维模型；泡沫金属夹芯板；力学性能中图分类号：O341；TG14文献标志码：A文章编号：1000-3738(2020)12-0091-063D Modeling Method and Simulation for Mechanical Properties ofFoam Metal Sandwich PanelQU Xiangsheng1.WANG Lihua1,JU Yan2,LIU Dawei1,ZHANG Hualin*,ZHU Zhengjiang',HU Yuebo3(1.Faculty of Mechanical and Electrical Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming650500,China；2.Department of Industrial Automation,Guangdong University of Technology,Zhaoqing526100,China；3.Faculty of Materials Science and Engineering,Qilu University of Technology,Jinan250300,China)Abstract:The establishment of a3D random model of foam metal sandwich panel based on MATLAB software was described in detail.The quasi-static compression performance of the foam metal sandwich panel was simulated by ANSYS finite element software,and was compared with the test results.The dynamic mechanical properties of the foam aluminum sandwich panel under impact load were studied by the established3D random model.The results show that the quasi-static compression true stress-true strain curves simulated by the random model were basically consistent with the test results,all having elastic stage,yield stage and compaction stage；the relative error was smaller than10%,verifying the effectiveness and reliability of the model.After impact at the same initial velocity(80,100,200m*s_1),the peak stress and absorbed energy of the foam aluminum sandwich panel with porosity of60%were lower than those with porosity of50%.The peak initial stress,platform stress and the absorbed energy of the foam aluminum sandwich panel with the same porosity increased with initial impact velocity.Key words:modeling method;3D model;foam metal sandwich panel；mechanical property0引言泡沫金属夹芯板作为一种新型结构材料，具有收稿日期：2019-08-20；修订日期:2020-08-21作者简介：曲祥生(1994-),男，山东烟台人，硕士研究生通信作者(导师)：胡曰博副教授较高的刚度质量比,且其夹层结构具有比强度高、比刚度大、质量小、吸能能力强等优点，因此该材料广泛应用在汽车、航天、军事、造船、包装等领域〔⑷。
材料力学行为测试和建模分析
材料力学行为测试和建模分析材料力学行为测试和建模分析是材料科学与工程领域中一项重要的研究任务。
通过对材料力学行为的测试和建模分析，能够深入了解材料的力学性质和行为，为材料的设计和应用提供依据。
一、材料力学行为测试的目的和方法材料力学行为测试旨在研究材料在受力状态下的力学性质和行为。
测试的目的是得到材料的力学参数，如弹性模量、屈服强度、断裂强度等。
这些参数能够反映材料在力学负荷下的性能。
在进行材料力学行为测试时，常用的方法包括拉伸、压缩、剪切和弯曲等。
拉伸测试是最常用的测试方法，用于测定材料的拉伸强度和断裂强度。
压缩测试用于测定材料在受压状态下的强度和变形行为。
剪切测试用于测定材料的剪切强度和剪切刚度。
弯曲测试用于测定材料的弯曲强度和弯曲刚度。
二、材料力学行为建模的意义和方法材料力学行为建模是根据实验测试的结果，利用数学公式或模型对材料的力学行为进行描述和预测。
通过建模分析，可以在不进行实际测试的情况下，对材料在不同条件下的力学行为进行预测和优化设计。
材料力学行为建模的意义在于提高材料的设计效率和质量，减少试验成本和时间。
通过建模分析，可以预测材料的力学性能，优化材料的组分和工艺参数，提高材料的强度和韧性。
在工程实践中，材料力学行为建模对于材料的选择、产品的设计和工艺的改进都起到了重要的作用。
在进行材料力学行为建模时，需要选择合适的数学模型和方法。
常用的数学模型包括线弹性模型、非线弹性模型和塑性模型等。
线弹性模型适用于弹性材料，可以通过胡克定律等公式描述材料的应力和应变关系。
非线弹性模型适用于非线性材料，可以通过多项式方程或曲线拟合等方法进行描述。
塑性模型适用于塑性变形材料，可以通过流变学模型等描述材料的塑性流动行为。
在建模分析过程中，还需要依靠数值模拟和计算方法。
常见的数值模拟方法包括有限元分析、有限差分法和网格点法等。
通过这些方法，可以对复杂材料和结构的力学行为进行模拟和计算，得到更加准确的结果。
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ANSYS 软件是美国 ANSYS 公司研制的大型通用有限元分析 (FEA) 软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程 (CAE) 软件，能与多数计算机辅助设计 (CAD ， computer Aided design) 软件接口，实现数据的共享和交换，如 Creo,NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等。是融结构、 流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元 分析软件。在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机 械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、 造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域 有着广泛的应用。ANSYS功能强大，操作简单方便，现在 已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比 中都名列第一。
有限元分析
有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利 用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工 况）进行模拟。 有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离 散单元。
有限元分析方法最早应用于航空航天领域，主要用 来求解线性结构问题，实践证明这是一种非常有效 的数值分析方法。而且从理论上也已经证明，只要 用于离散求解 对象的单元足够小，所得的解就可足 够逼近于精确值。
三维建模与力学 性能分析
3D modeling and mechanical property analysis
3D modeling and mechanical property analysis
01
Introduction of 3D modeling and mechanical property analysis
02
The procedure of 3D modeling and mechanical property analysis
03
A simple example of 3D modeling
04
A simple example of mechanical property analysis
Introduction of 3D modeling
Definition
建模技术（Modeling Technology ） 是将现实世界中的物 体及其属性转化为计算机内部可数字化表示、分析、控制 和输出的几何形体的方法。
建模技术是产品信息化的源头，是定义产品在计算机内 部表示的数字模型，数字信息及图形信息的工具，为产 品设计分析，生成工程图，数控编程，数字化加工与装 配，动力学仿真等提供产品的信息描述及表达方法，是 实现CAD/CAM一体化的核心。
典型分析过程
1. 前处理——创建有限元模型 1）单元属性定义（单元类型、实常数、材料属性） 2）创建或读入几何实体模型 3）有限元网格划分 4）施加约束条件、载荷条件 2. 施加载荷进行求解 1）定义分析选项和求解控制 2）定义载荷及载荷步选项 2）求解 solve 3. 后处理 1）查看分析结果 2）检验结果
Some commonly used 3D modeling softw（Unigraphics NX) 4.CATIA
solidworks
pro engineer
UG（Unigraphics NX)
CATIA
ANSYS