3.8 分析結(jié)果的評(píng)估-2：等效應(yīng)力

   安全系數(shù)不合格，關(guān)鍵問題發(fā)生在何處？
   在瀏覽器中雙擊“結(jié)果”中的“等效應(yīng)力”，可見圖17-9的顯示結(jié)果。
      

   從結(jié)果中可以看到，最大應(yīng)力發(fā)生在紅色區(qū)域附近，這就是“應(yīng)力集中”的現(xiàn)象。
   這說明這里的材料需要增加,可以增加這里的截面積。以便在固定的外力下，通過增加面積，

減少單位面積上的內(nèi)力（應(yīng)力），達(dá)到分散作用力，解決應(yīng)力集中的問題。

     3.9 模型形狀修改-加強(qiáng)

   參見17-002b.IPT，上述分析結(jié)果提示在連接板的邊沿處產(chǎn)生應(yīng)力集中，那就添加新的結(jié)構(gòu)特征（補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)）。之后直接重新進(jìn)行分析計(jì)算。因?yàn)榕c工況加載相關(guān)的結(jié)構(gòu)沒有刪除，原有工況條 件仍舊“粘”在模型上，可以直接計(jì)算。過程參見003.AVI。

   可見，最小安全系數(shù)變?yōu)?.6，大于預(yù)期的1.5；最大變形為0.292，小于預(yù)期的0.5。已經(jīng)可 以了。雖然還存在著一點(diǎn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，但已經(jīng)不會(huì)威脅零件未來的使用了。

     3.10 模型形狀修改-減重

   很明顯，原設(shè)計(jì)中兩小孔之間的連接板部分，顯然對(duì)于零件強(qiáng)度沒有明確的作用，可以把它去掉，參見17-002c.IPT。重新分析的結(jié)果是（參見圖17-10）：
    

   最小安全系數(shù)為1.6，大于預(yù)期的1.5；最大變形為0.31，小于預(yù)期的0.5。但是重量減少了

0.025kg，這些材料的減少，會(huì)對(duì)降低成本有直接的效果。

     3.11 點(diǎn)評(píng)

   至此，一個(gè)“力學(xué)分析-優(yōu)化形狀”的反復(fù)過程就展示出來了。因?yàn)锳NSYS的分析功能是集成 在Inventor內(nèi)部，就使幾何形狀與力學(xué)特性之間順暢的整合和交互。

      4. 工況加載和求解規(guī)則

     4.1 關(guān)于“力”Force

   這是為了給零件、添加外力而進(jìn)行的操作，數(shù)值的單位是N。在應(yīng)力分析工具面板中單擊“力”按鈕，將彈出圖17-11左邊的界面，其中：
      

  ◆位置：選定零件上的面、邊或點(diǎn)，添加外力到指定的位置上。

  ◆方向：選定相關(guān)的幾何要素，確定力的作用方向�？捎玫囊�素是：平面、圓柱面、棱邊、 工作軸或工作面。

  ◆可以點(diǎn)擊“方向”箭頭按鈕 右側(cè)的“反轉(zhuǎn)力”按鈕，將力的方向反向。

  ◆大�。和饬Φ拇笮�。單位是N（牛頓）。

  ◆〉〉 ：使用坐標(biāo)系，確定力 的方向和大小，按下這個(gè)按鈕，將展開成圖17-11右側(cè)的樣子。如果將“使用分量”開關(guān)打開，X/Y/Z 各個(gè)方向 的力的大小可以單獨(dú)鍵入。

   ◆應(yīng)用提示：

   如果使用分量描述力，方向?qū)⒖?是與Inventor的原始坐標(biāo)系重合。

   目前還不能在面上定一個(gè)“點(diǎn)”來描述力的作用點(diǎn)，而只能在一個(gè)面上加載力。這是符合實(shí)際的，在實(shí)際條件下，力是不會(huì)在一個(gè)“點(diǎn)”上施加的，至少這會(huì)造成材料被壓潰。但是，力的作用 區(qū)域，是一個(gè)很關(guān)鍵的參數(shù)，應(yīng)當(dāng)有個(gè)切實(shí)的解決方案。方法如下：

   參見17-001.IPT和圖17-12，這就是在零件上用“分割”特征描述的區(qū)域，而分割的工具是 一個(gè)被參數(shù)化控制的草圖。
    

   這種分割面不影響零件的幾何特性和物理特性，卻可以被加載力的功能感應(yīng)到。而且，隨著區(qū)域草圖的參數(shù)變化，力的作用位置也能跟隨關(guān)聯(lián)，進(jìn)而造成不同的結(jié)果。這個(gè)過程參見004.AVI。
   以上說的是在特定的位置定義力，力的方向又該如何定義呢？默認(rèn)狀態(tài)下，力的方向是力作用 面的法線方向。但如果實(shí)際的力不垂直力的作用面，又該如何定義呢？這就需要通過草圖繪制一根 直線來確定力的方向。但是，在選擇力的方向時(shí)，Inventor并不能識(shí)別草繪線，須在這根草繪線 上生成一根工作軸，讓其識(shí)別這根工作軸做為力的方向。另外，力的方向不會(huì)隨著工作軸變化而變 化。如果想改變力的方向，只能夠編輯此力，重新選擇工作軸作為力的方向。詳細(xì)的設(shè)置過程參見005.AVI。結(jié)果文件見17-001a.IPT。

     4.2 關(guān)于“壓力”Pressure

   這個(gè)功能的名稱本地化翻譯有誤，應(yīng)當(dāng)是“壓強(qiáng)”(單位面積上所受的力)，單位是MPa。壓強(qiáng) 在零件上分布的規(guī)則是：均勻布滿所選面，方向總是面的法向。適 合進(jìn)行壓力容器類零件的分析計(jì)算。

   在應(yīng)力分析工具面板中單擊“壓力”按鈕，將彈出圖17-13 的界面，其中：
          

  ◆表面：選定零件上的面，施加壓強(qiáng)。

  ◆大�。簤簭�(qiáng)大小的數(shù)值。

  ◆應(yīng)用提示：

   參見17-003.IPT和圖17-14，這是個(gè)典型的橢圓球面封頭的分析結(jié)果。
    

     4.3 關(guān)于“軸承載荷”Bearingload

   這個(gè)功能的名稱本地化翻譯有誤，應(yīng)當(dāng)是“孔銷傳力”,數(shù)值的單位是N。這種載荷的特點(diǎn)就 像筆者給出的名稱,是模擬“孔”或“銷”在工作中的力的傳遞狀態(tài)。參見圖17-15的結(jié)果實(shí)例。
     
   因此，這種載荷只能添加到圓柱面上，而力的分布狀態(tài)符合孔銷傳力的規(guī)則。
   在應(yīng)力分析工具面板中單擊“軸承載荷”按鈕，將彈出圖17-16的界面，其中：
          

  ◆表面：選定零件上的圓柱面（也可以是不完整的圓柱面）， 添加孔銷力。

  ◆大�。簤毫Υ笮〉臄�(shù)值。

  ◆方向：默認(rèn)的方向是沿著圓柱面的切線方向，可以反向。

  ◆〉〉 ：使用坐標(biāo)系，確定力的方向和大小，按下這個(gè)按鈕， 將展開成圖17-17的樣子。如果將“使用分量”開關(guān)打開，X/Y/Z各個(gè)方向的力的大小可以單獨(dú)鍵入。
          

   ◆應(yīng)用提示：
   對(duì)于大多數(shù)孔銷傳力的加載過程，可能都需要使用分量描述。這時(shí)的坐標(biāo)方向，將與零件的原始坐標(biāo)系重合。

   作為孔銷傳力，參與者是兩個(gè)零件，在目前的分析功能還不支 持裝配環(huán)境的條件下，可以按下面的過程進(jìn)行分析參數(shù)的關(guān)聯(lián)。

  ◆相關(guān)特征要設(shè)法與原始坐標(biāo)系一致，例如孔的軸線是Z軸，那么銷零件的軸線也需要是Z軸，才能完成兩者作用力的關(guān)聯(lián)和一致。

  ◆完成孔、銷兩零件的裝配，并據(jù)此做出銷上的連接面邊界。參見17-01.iam中的兩個(gè)零件。

  ◆打開孔零件（17-004.ipt），添加孔上的載荷，“使用分 量”… 參見圖17-18；
        

  ◆分析這個(gè)孔零件，得出結(jié)果。

  ◆點(diǎn)擊“參數(shù)”，可見圖17-19 的結(jié)果，改變各項(xiàng)力的參數(shù)名，并將其設(shè)置成“可輸出”。
     

  ◆打開銷零件（17-005.IPT），衍生17-004.IPT的“輸出的參數(shù)”；

  ◆設(shè)置銷的兩端面為固定約束；

  ◆在中間連接段，添加孔銷傳力載 荷，使用分量描述，直接鍵入變量名,參見圖17-20。
            

   這樣做，是因?yàn)檫@些界面的作者，不 了解Inventor數(shù)據(jù)編輯框的統(tǒng)一規(guī)則，而忘記了給出通常的“列表參數(shù)”操作；分 析這個(gè)銷零件，得出結(jié)果。

   可見，這樣就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)相關(guān)零件受力條件的一直保持關(guān)聯(lián)， 而這些條件的“基準(zhǔn)”是孔零件，這很像配合方式中的“基孔制”。