真空吸夹具中的非线性有限元分析及应用研究

【摘要】： 研究关于真空吸夹具的现代设计方法,引入CAE方法,对真空吸夹具进行非线性接触受力分析和优化等,能够有效降低产品的开发成本,缩短产品的研制周期,提高产品的质量和可靠性。本文利用通用化有限元分析软件ANSYS作为分析工具,对真空吸夹具的密封关键部位及密封元件进行了有限元静态分析和优化设计。 分析了真空吸夹具的结构,对夹具基体采用APDL语言的参数化建模方法,以体单元和壳单元为主建立了真空吸夹具的橡胶密封元件及被加工薄壁复合材料零件的有限元模型。通过超弹性及多接触非线性分析,给出了真空吸夹具在指定工况下,零件及密封绳的应力及位移情况。 对夹具体的真空密封结构进行了理论分析,并对密封关键部位即密封槽分别以槽深和槽宽为设计变量进行了设计和优化。对密封绳的不同设计方案进行比较分析,为真空吸夹具的密封元件的选择提供了具有实际应用价值的设计参考方案。 最后,针对薄壁复合材料零件,对不同尺寸的复合零件的密封性能进行分析,并对装夹过程中的复合零件板的层间应力进行了分析,验证了真空吸夹具在加工复合零件时的可靠性和可加工性。 通过对复合材料装夹的真空吸夹具基体及密封元件的有限元分析,能够为企业提高其设计质量、增强效益,具有实际应用价值。