脚凳静强度分析：工作状态下的安全评估

背景：模拟人单脚站立第一板与双脚站立第二板时两种工况下静强度校核
 

好久不使用了，正好最近接手一个模型，拿出来跟大家讨论一下，由于涉及商业利益，模型我不方便上传。
 

首先说下几何模型，分析时拿到的模型往往是CAD软件划的，有可能还是另外的格式。以PROE为例子，本身的接口导进WB的成功率一般比较高，存为IGES等格式导入时经常会出现破面的情况，导致实体无法导入。注意选择时，一般只导入SOLID BODY，针对你要分析的对象。如果是面体的话就只导入SURF,混合的话就都勾上。如果本身的格式不行，也可以尝试其他格式比如STP等等。
 

模型导入后如下图（先在DM中切过面，模拟脚踩的面，以便施加作用力。为划分网格简化了增加摩擦力的板面阵列）
 

模型处理：如上所说，省略分析时作用不大但却对网格划分造成困难的特征，切出加载面。模型由两个支架梯以及一块平板和四个角板组成。角板处采用BONDED接触，其他铰接部分选择可以切向移动的NO SEPRATION（凳子闲置时是可以合并的）
 

[url=]

网格没有特别考虑，稍微加了一些控制
 

[url=]

约束与载荷：
 

加了地面法向0位移约束，打开弱弹簧控制弥补其他方向缺少约束造成的模型不稳定导致求解失败。（当然也可以将其他方向定死，考虑地面的摩擦作用）弱弹簧处力可以查看，仅为2.27E-004N，造成的影响可以忽略)
 

载荷分两种情况，单脚踏第一板与双脚踏第二板，大小当然经过安全系数的控制，方向与地面法向相反。如果拿到的模型初始全局坐标不与地面平行，可建立局部坐标加载，完成后如下图：
 

[url=]

结果分析：（材料屈服强度35~40MPa,材料PP，即聚丙烯）等效应力对比：
 

[url=]

[url=]

[url=]

左边为双脚踏上板，右边单脚踏下板。分析结果表明两种情况均未能超过材料屈服应力。如果需要修改，可将最后一张放大图MAX处的地方导圆角或者圆角加大。圆角半径的大小当然可以通过DX进行优化选择，由于分析要求里没这个，我也就懒的做。想学习优化的同学可以查看本版其他例子。
 

等效应变趋势基本与等效应力相同。如下图。
 

[url=]

最大变形的话，动画比较能说明问题，附件中为两个情况的变形量，放大了观察比例。相当于针对初始情况移动了多少。由与只考虑了地面法向的约束作用，平移没有限制所以移动量会比较大，跟实际情况不太符合。
 

以单脚踩下板为例，动画中显示变形量为15mm，加的力相当于一个136kg的人踩上去的程度，而设定的鞋底面宽为80mm。变形个1.5cm我认为对于一个如此胖，脚却如此精致的人来说是完全可以接受的
 

免责声明：本文系网络转载或改编，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删