[电缆]基于UG和ANSYS的入侵隔离器有限元结构分析

　　基于有限元方法和UG软件建模，使用ANSYS软件对绝缘体的结构静力学进行分析，提高了分析的效率和可靠性。

　　
　　用ANSYS软件得到了保温结构的变形和应力分布图，以及保温结构的最大变形值，最大应力值和分布，验证了结构设计的合理性，这构成了绝缘结构设计和优化的理论基础。有助于缩短产品开发周期。Unigraphics NX软件（以下简称UG）是一种功能强大的多功能3D CAD / CAM / CAE机械集成软件，广泛用于航空航天，汽车和汽车产品的设计，分析和制造。模具和先进的电子产品[1]。管MU包含边界元素分析模块，但它主要用于运动仿真，但是MU提供的求解器的类型和结果不足。ANSYS软件是目前使用最广泛的通用有限元分析软件，具有用于结构，热，流体，电磁场，声场和耦合场计算的强大求解器。ANSYS模型相对较弱且具有分析能力。模型要求很高[2-3]。此，本文充分利用了UG与ANSYS之间的良好兼容性，充分利用了UG有限元分析的预处理功能以及ANSYS强大的解决方案及其后处理功能的优势，并对预先配置的电子围栏隔离器结构进行有限元分析。决实际工程问题，电缆为进一步的结构优化提供理论依据。过在UG中对结构设计进行建模，可以导出Parasolid格式，然后将其导入ANSYS中以进行结构有限元分析，以获得绝缘结构的变形和应力分布。
　　过实践，该方法对工程应用具有积极作用。子围栏是最先进的防盗警报系统，其绝缘是电子围栏前部所需的关键元件。通常由工程塑料（例如尼龙和ABS）组成。功能是固定电子围栏并确保围栏的高压脉冲。属支撑杆之间的绝缘。
　　据安装位置和功能的不同，绝缘子可以分为两种：端子绝缘子和中间绝缘子[4]。子绝缘体用于固定和拧紧电线。此，与中间绝缘体相比，端子绝缘体的工作状态相对较强。结构更有可能失败。种基于先前设计的新型防伪绝缘[5]结合了中间绝缘和端子绝缘的功能。图1和图2所示，分体式结构由两部分组成：固定端子和有线端子。定端子套在支撑杆中，并通过螺钉固定在支撑杆上。境航站楼通过左右两张卡。路进入固定端子卡固定器，安装后看不到回路，形成不可见的固定连接。用作端子绝缘体时，电线会被位于端子外部的弹簧悬挂并拧紧。用绝缘子时，绝缘子必须暴露在外部环境中，并且其脉冲必须为高电压。
　　此，除了一般的技术问题之外，绝缘子的结构设计还必须考虑电线与支撑杆之间的安全距离，防水结构和绝缘结构。力等问题。定终端模型是使用UG 8.0软件的建模模块构建的，电缆如图3所示。两种方法可将UG模型导入ANSYS：首先，以格式打开模型。UG直接在ANSYS中（为此，在安装ANSYS时必须将ANSYS和UG关联。
　　将UG模型保存为中间格式，例如IGES或Parasolid。[6-7]，本文使用后者。文使用三维实体元素SOLID95，它可以忍受不规则形状而不会降低精度。SOLID95单元具有相干位移形状和弯曲边界模型。

　　位由20个节点定义，每个节点具有3个自由度：沿节点的X，Y和Z方向平移。素可以具有任何空间方向。SOLID95单元具有可塑性，蠕变，应力刚度，大变形和高变形能力。以在ANSYS中使用HELP命令查看单元的详细信息。
　　定端子的材料是ABS技术塑料。物理和机械性能参数列于表1 [8]。料的属性根据表1给出。用“智能尺寸”智能网格工具，精度为6 [9]，固定终端网络节点为125 090，单位为71 963。合后的有限元模型如图4所示。于支撑杆上没有螺孔，一旦将自攻螺钉拧入固定端子中，拉力就变为在固定端子的螺丝孔中产生。此，在螺钉与固定端子之间的接合处施加X轴位移载荷，并且同时施加Y方向和Z方向。束。
　　据X方向上的间隙和固定端子与支撑杆之间的螺钉长度，在X方向上测得的位移值约为0.001 m。均匀的电荷施加到与有线端子的夹子接触的卡表面。上所述，电线对绝缘体施加50N的外部张力，并且根据固定端子板的面积，均匀载荷为0.39MPa。X方向应力施加在与支架轴的接触点上。网格模型上施加载荷后，ANSYS用于求解和后处理，并绘制了如图5和6所示的变形图和Von应力分布图。图5中可以看出，固定端子结构的变形主要发生在前端，并且倾向于向下变形，也就是说，它更靠近端子的下部。部环的变形大于与支撑杆接触的两个环的变形。环变形小。主要是由于以下事实：电线端子夹的X轴张力的作用点位于前端圆的中间平面中，并且小于杆力的中心的支持。大变形约为0.030至6 mm，这发生在带有接线端子的卡扣的夹紧台上。形弱，不影响点击连接的可靠性，结构设计符合要求。过设计肋并局部增加壁的厚度以减小最大变形值，也可以进一步优化结构。图6中可以看出，最大应力为10.9 MPa，该应力出现在与支撑杆配合并集中在小弧形部分的下环上。
　　大应力值小于50 MPa ABS材料的屈服强度，结构设计符合要求。路终端的物理模型如图7所示。构的有限元分析步骤与固定终端的相同。用SOLID95三维立体元素，根据表1中塑料的物理和机械特性参数定义了材料的特性。8所示的网格有限元模型具有248节的结网格和843个单元。簧通过钩子与电线端子上的孔啮合，对电线孔选择的关键点施加50 N的拉力。·梅茨应力分布图，如图9和10所示。图9中可以看出，导线端子结构的变形也主要发生在球形前端，并且最大变形为0.162毫米，出现在一侧的前边缘。主要是由于以下事实：电线端子的前端中心受到电线X的拉力。是，由于中间电线的作用，球形前端的一部分和主体结构中的一部分被悬挂，也就是说，仅连接肋的一部分被悬挂。路处的变形仅为0.02 mm，不影响连接的可靠性，并且结构设计符合要求。图10中可以看出，最大应力为9.99MPa，该最大应力出现在与弹簧以及球形前端与主体的连接肋的根部配合的拉力部分。大应力值小于50 MPa的ABS材料的屈服强度，结构设计符合要求。缘模型的有限元分析是使用ANSYS软件进行的：结构变形图和冯·梅斯图使确定绝缘结构的最大变形值和最大应力，以及绝缘结构的位置和整体分布。据分析，关键部位未发生设计结构的最大变形，影响连接的可靠性，且最大应力值较小，说明设计的结构不可行。离器是合理的。
　　外，由于对绝缘结构的有限元分析，可以看出使用UG进行的有限元预处理可以保留模型的详细信息，使有限元分析的结果更接近模型的条件。际工作并充分利用功能强大的ANSYS求解器。证了计算的准确性。
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