静态分析主要分析机构达到平衡状态时的受力状况。当机构受到重力和其他载荷作用时,使用静态分析可以快速地得到机构的平衡状态,由于在进行静态分析时系统不考虑速度,所以静态分析能比动态分析更快地分析出机构的平衡状态。运行静态分析时,系统会显示加速度迭代图形,显示机构的最大加速度,在分析过程中模型位置和图形都会发生变化,当机构达到平衡状态时,图形中的最大加速度将显示为0。
下面举例说明定义静态分析的操作过程。在图6.5.1所示的机构中,首先将模拟机构在空载状态下,由于自身重力和弹簧的影响达到平衡状态,然后再施加一个点力载荷,模拟机构在有载荷的情况下达到平衡状态。
图6.5.1 机构模型
Step1.将工作目录设置至D:\creo2.16\work\ch06\ch06.05\。
Step2.新建文件。新建一个装配模型,命名为Static_asm,选取模板。
Step3.引入第一个元件base.prt,并使用约束完全约束该元件。
Step4.引入第二个元件rod.prt,并将其调整到图6.5.1所示的位置。
Step5.创建销连接。
(1)在“元件放置”操控板的机械连接约束列表中选择选项。
(2)定义“轴对齐”约束。单击操控板中的按钮,分别选取图6.5.2中的两个轴线为“轴对齐”约束参考,此时界面如图6.5.3所示。
图6.5.2 创建“销(Pin)”连接
图6.5.3 “放置”界面
(3)定义“平移”约束。在模型树中分别选取base和rod中的TOP基准平面为约束参考,此时界面如图6.5.4所示。
图6.5.4 “放置”界面
(4)单击操控板中的按钮,完成销连接的创建,如图6.5.5所示。
图6.5.5 完成机构装配
Step6.进入机构模块。单击功能选项卡区域中的“机构”按钮,进入机构模块。
Step7.定义弹簧。
(1)选择命令。单击区域中的“弹簧”按钮,系统弹出“弹簧”操控板。
(2)定义弹簧类型。在操控板中按下“延伸/压缩弹簧”按钮。
(3)选取参考对象。在操控板中单击按钮,按住Ctrl键,选取图6.5.6所示的两个基准点为参考对象。
图6.5.6 选取参考对象
(4)定义弹簧直径。在操控板中单击按钮,选中其中的复选框,输入弹簧的直径25,单位为mm。
(5)定义弹簧参数。在操控板的文本框中输入弹簧系数30,单位为N/mm;在操控板的文本框中输入弹簧的原始长度值65,单位为mm,此时弹簧显示如图6.5.7所示。
(6)单击操控板中的按钮,完成弹簧的定义。
图6.5.7 定义弹簧参数
Step8.设置初始位置1。
(1)选择拖动命令。单击区域中的“拖动元件”按钮,系统弹出“拖动”对话框。
(2)拖动机构。拖动机构中的rod到图6.5.7所示的近似位置。
(3)记录快照1。单击对话框区域中的按钮,即可记录当前位置为快照1(Snapshot1)。
(4)单击按钮,关闭“拖动”对话框。
Step9.设置重力。
(1)选择命令。单击区域中的“重力”按钮,系统弹出“重力”对话框。
(2)设置重力方向。在区域中设置X=0,Y=0,Z=1,分别按Enter键确认,此时重力方向如图6.5.8所示。
(3)单击按钮,完成重力的设置。
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图6.5.8 重力方向
Step10.定义静态分析1。本次分析将模拟机构在重力和弹簧的作用下达到平衡状态。
(1)选择命令。单击区域中的“机构分析”按钮,系统弹出图6.5.9所示的“分析定义”对话框。
(2)定义分析类型。在下拉列表中选择选项。
(3)定义初始配置。在区域中选择单选项。
(4)定义分析步距。在取消选中复选框,在其后的文本框中输入值0.01。
(5)定义外部载荷。单击选项卡,选中复选框。
(6)运行运动分析。单击“分析定义”对话框中的按钮,查看机构的运行状况。此时机构逐渐达到平衡状态,并显示图6.5.10所示的“图形工具”对话框,该对话框中显示了加速度迭代图形。
(7)单击完成运动分析,关闭“图形工具”对话框。
图6.5.9 “分析定义”对话框
图6.5.10 “图形工具”对话框
Step11.设置初始位置2。
(1)选择拖动命令。单击区域中的“拖动元件”按钮,系统弹出“拖动”对话框。
(2)记录快照2。单击对话框区域中的按钮,即可记录当前位置为快照2(Snapshot2)。
(3)单击按钮,关闭“拖动”对话框。
Step12.在机构中添加一个点力作为外部载荷。
(1)选择命令。在功能选项卡中单击区域中的“力/扭矩”按钮,系统弹出“力/扭矩定义”对话框。
(2)定义力的类型。在下拉列表中选择选项。
(3)定义力的位置参考。在机构中选择图6.5.11所示的基准点为力的位置参考。
图6.5.11 选取参考对象
(4)定义力的大小。在下拉列表中选择选项,在文本框中输入值600,单击图形按钮,系统将显示该力的轮廓图。
(5)定义力的方向。在对话框中单击选项卡,在该选项卡采用图6.5.12所示的设置来定义方向。
(6)单击对话框中的按钮,完成力的定义,如图6.5.13所示。
图6.5.12 方向定义界面
图6.5.13 定义力
Step13定义静态分析2。本次分析将模拟机构在重力、弹簧和外部载荷的作用下达到平衡状态。
(1)选择命令。单击区域中的“机构分析”按钮,系统弹出“分析定义”对话框。
(2)定义分析类型。在下拉列表中选择选项。
(3)定义初始配置。在区域中选择单选项,并在其后的下拉列表中选择快照“Snapshot2”。
(4)定义分析步距。在取消选中复选框,在其后的文本框中输入值0.01。
(5)定义外部载荷。单击选项卡,选中复选框。
(6)运行运动分析。单击“分析定义”对话框中的按钮,查看机构的运行状况。此时机构逐渐达到平衡状态,并显示图6.5.14所示的“图形工具”对话框,该对话框中显示了加速度迭代图形。
(7)单击完成运动分析,关闭“图形工具”对话框。
图6.5.14 “图形工具”对话框
Step14.再生模型。单击功能选项卡区域中的“重新生成”按钮,再生机构模型。
Step15.保存机构模型。
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