减速器模态与频响分析：Hypermesh2022实战

本文的减速器是从迪威模型网站（齿轮箱_Parasolid_UG_AutoCAD__3D模型下载_迪威模型）下载所得，先对该一级减速器进行前处理，将倒圆、倒角尽可能去除，这样可以大大提高后续的网格划分质量。本文对减速器内部的齿轮、轴承等内部零件做了集中质量处理，用一个带质量和惯性矩的质量点元素（CONM2）进行简化模拟，所有螺纹连接全用rbe2-cbeam（bar）-rbe2进行简化模拟。质量点元素的惯性矩是通过card edit的方式设置的，使用快捷键Crtl+F，然后在搜索框中输入card edit，找到Connectors Card Edit Elements，左键即可进入elements的card edit界面，惯性矩设置如下两图所示：

减速器内部零件使用UG NX1946 计算得到的质心坐标和各惯性矩如下图所示：

3D模型前处理使用UG NX1946，操作如下视频所示：

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3D模型前处理完成后，将其导出为Parasolid模型，然后导入Hypermesh2022 进行网格划分和模态分析，这部分的操作如下视频所示：

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减速器的频响分析加载了一个循环激励力，其在频域的加载曲线如下图所示：

频响分析操作如下视频所示：

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本文除了查看模态变形云图（使用HyperView ）和几个关注位置的位移频响结果(使用HyperGraph )，还利用HyperView的后处理功能计算了各阶模态的应变能密度云图，应变能密度= $0.5\times\left( \sigma_{1} \varepsilon_{1}+ \sigma_{2} \varepsilon_{2}+ \sigma_{3} \varepsilon_{3}\right)$0.5\times\left( \sigma_{1} \varepsilon_{1}+ \sigma_{2} \varepsilon_{2}+ \sigma_{3} \varepsilon_{3}\right) ， $\sigma_{1}$\sigma_{1} 、 $\sigma_{2}$\sigma_{2} 、 $\sigma_{3}$\sigma_{3} 和 $\varepsilon_{1}$\varepsilon_{1} 、 $\varepsilon_{2}$\varepsilon_{2} 、 $\varepsilon_{3}$\varepsilon_{3} 也就是结果中显示的P1(major)、P2(mid)和P3(minor)分别对应的三维应力和应变。

结果后处理操作如下视频所示：

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第4阶固有频率对应的变形云图：

第15阶固有频率对应的变形云图：

第4阶固有频率对应的应变能密度云图：

第15阶固有频率对应的应变能密度云图：

位移频响曲线（下图中N63917对应的是减速器下半箱体的其中一个固定约束点，从位移频响结果来看可以验证确实是被固定住了）：