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摘要：有限元技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)之上，因其技術(shù)理論性強(qiáng)，應(yīng)用效率高以及適應(yīng)范圍廣，所以目前在我國(guó)冶金機(jī)械的設(shè)計(jì)工作中得到廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮出了重要作用，不僅提高了機(jī)械設(shè)計(jì)水平，還在促進(jìn)冶金行業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面起到了積極促進(jìn)作用。接下來(lái)本文就以有限元技術(shù)為研究主體，重點(diǎn)對(duì)這種技術(shù)在冶金機(jī)械設(shè)計(jì)工作中的實(shí)踐作出詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：有限元技術(shù);概念闡述;冶金機(jī)械;設(shè)計(jì)工作;應(yīng)用探討

一、引言

有限元技術(shù)出現(xiàn)于二十世紀(jì)中期，并在計(jì)算機(jī)技術(shù)蓬勃發(fā)展下迅速發(fā)展起來(lái)，這種新型技術(shù)的出現(xiàn)，使得傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)無(wú)法再滿足時(shí)展需求。所以必須要借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)才可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)值的快速求解，如此一來(lái)，不僅可以提高冶金行業(yè)工作效率，也可以在有限元技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中積極促進(jìn)管理工作的順利進(jìn)行。在信息技術(shù)迅速發(fā)展前提下，目前有限元技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)冶金行業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)工作中得到了大力推廣和廣泛應(yīng)用，工作人員指出，有限元技術(shù)在提升產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期等多個(gè)方面都發(fā)揮出了至關(guān)重要的作用，由此看來(lái)加強(qiáng)對(duì)有限元技術(shù)在冶金行業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作中應(yīng)用的研究是很有必要的。

二、有限元技術(shù)概念以及特點(diǎn)闡述

1.概念闡述。有限元是以有限元理論作為基礎(chǔ)的機(jī)械結(jié)構(gòu)模型，它具有一定彈性，當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生載荷作用，其內(nèi)部各個(gè)單元會(huì)隨之發(fā)生形態(tài)變化，這種變化一直到系統(tǒng)內(nèi)部全部作用力都達(dá)到平衡才會(huì)消失。對(duì)所有單元來(lái)說(shuō)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)與其產(chǎn)生的作用都存在一定聯(lián)系。2.主要特點(diǎn)闡述。有限元技術(shù)是將系統(tǒng)內(nèi)所有離散單元進(jìn)行集合并實(shí)現(xiàn)有效聯(lián)合，目前這種技術(shù)主要被應(yīng)用在冶金機(jī)械設(shè)計(jì)工作中的求解環(huán)節(jié)。有限元技術(shù)的出現(xiàn)，及時(shí)有效的解決了計(jì)算誤差過(guò)大的問(wèn)題，確保了計(jì)算數(shù)值的準(zhǔn)確性，這對(duì)人員工作質(zhì)量的提升發(fā)揮出了重要的作用。在有限元技術(shù)應(yīng)用中，工作相關(guān)操作人員需要注意，要取最接近數(shù)值，并通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)求解過(guò)程進(jìn)行深入分析，更好的滿足了求解域條件，以此保證了冶金機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中計(jì)算數(shù)值的精確性。如下圖所示為有限元工作流程圖，作為參考。

三、冶金設(shè)計(jì)工作中有限元技術(shù)的應(yīng)用研究

1.簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)模型。對(duì)冶金機(jī)械工作人員來(lái)說(shuō)，選擇計(jì)算模型并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)分析是非常關(guān)鍵的，對(duì)模型分析透徹，會(huì)大大提升機(jī)械設(shè)計(jì)工作效率。例如我國(guó)某省冶金機(jī)械工作人員表示，在復(fù)雜化的計(jì)算模型分析中需要特別注意這個(gè)問(wèn)題：要充分認(rèn)識(shí)到，對(duì)問(wèn)題本質(zhì)進(jìn)行科學(xué)分析，這在計(jì)算模型處理工作中是至關(guān)重要的，能夠用自己專業(yè)知識(shí)對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理判斷。鑒于以上分析，在冶金機(jī)械設(shè)計(jì)中采用振興疊加法，周期荷載確定法進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和求解是不可用的，反之，如果人員發(fā)現(xiàn)，其中冷變量，或者任意一個(gè)關(guān)系式和時(shí)間有關(guān)，就可以采取這種方法來(lái)處理。某人員指出，在對(duì)復(fù)雜化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理時(shí)，要注意其構(gòu)件特點(diǎn)，有必要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行仔細(xì)推敲，以此確定構(gòu)件計(jì)算方法。比如判斷非線型，線型；動(dòng)力，靜力。例如升降臂三維CAD共有58個(gè)部件組成，其應(yīng)用軟件模型系統(tǒng)提供插件接口，同時(shí)直接將此模型順利導(dǎo)入應(yīng)用軟件中。這個(gè)應(yīng)用軟件是一個(gè)自動(dòng)六面體，具有網(wǎng)格劃分功能，在升降臂網(wǎng)格劃分中模型節(jié)點(diǎn)數(shù)為58個(gè)，其結(jié)構(gòu)材料為力學(xué)參數(shù)，其對(duì)應(yīng)密度值為每立方米7529千克，彈性模量是180GPa。工作人員由于缺乏對(duì)構(gòu)件的仔細(xì)推敲，所以錯(cuò)將梁當(dāng)做桿，以為三維塊體就是板殼，于是在構(gòu)件模型的計(jì)算中出現(xiàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，誤操作現(xiàn)象的發(fā)生，從而對(duì)整個(gè)冶金機(jī)械設(shè)計(jì)工作質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。在改時(shí)間發(fā)生后，工作人員認(rèn)識(shí)到力學(xué)力學(xué)概念的重要性，提高責(zé)任心，在機(jī)械設(shè)計(jì)工作進(jìn)行前，先對(duì)力學(xué)中的桿，殼，板，平面應(yīng)力等進(jìn)行充分了解，熟練掌握軸對(duì)稱真正含義以及使用中所產(chǎn)生的作用力，條件限制，從而避免誤操作情況發(fā)生，有效保證了構(gòu)件計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。2.節(jié)約資源，優(yōu)化設(shè)計(jì)。在冶金機(jī)械設(shè)計(jì)工作中，要求求解人員具有專業(yè)的有限元理論知識(shí)，同時(shí)還具有豐富的機(jī)械設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，有助于產(chǎn)品研發(fā)工作的有序進(jìn)行，提升工作效率，降低計(jì)算成本。在傳統(tǒng)冶金機(jī)械的計(jì)算工作中，分析方法不恰當(dāng)是影響結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素。但是在有限元技術(shù)不斷發(fā)展前提下，機(jī)械設(shè)計(jì)中的計(jì)算量以及求解結(jié)果準(zhǔn)確性都得到了明顯提升。所以對(duì)工作人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)用有限元技術(shù)是提高機(jī)械設(shè)計(jì)求解結(jié)果準(zhǔn)確性的主要途徑，也是最有效的方法。比如某人員經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐得出，在應(yīng)用有限元技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以最大程度的幫助企業(yè)節(jié)約物力，人力，財(cái)力，避免了工作時(shí)間以及資源的浪費(fèi)，簡(jiǎn)化了試件制作流程，有效降低了計(jì)算成本，使整個(gè)計(jì)算過(guò)程更具有科學(xué)性和合理性。在信息技術(shù)迅速發(fā)展情況下，有限元技術(shù)在冶金行業(yè)得到了工作人員一致認(rèn)可，受到機(jī)械設(shè)計(jì)人員青睞。另外，各個(gè)國(guó)家之間的競(jìng)爭(zhēng)主要是體現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)方面，將有限元技術(shù)更好的應(yīng)用在我國(guó)冶金機(jī)械的設(shè)計(jì)工作中，不但可以發(fā)揮到提高冶金機(jī)械工作人員專業(yè)技術(shù)的優(yōu)良作用，還可以積極促進(jìn)我國(guó)冶金機(jī)械工作的穩(wěn)定發(fā)展，這對(duì)提升我國(guó)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力來(lái)說(shuō)，具有非常重要的意義。例如在旋轉(zhuǎn)輥道設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通過(guò)使用有限元理論對(duì)焊接臺(tái)架連接環(huán)以及支撐力進(jìn)行科學(xué)分析，最終獲取旋轉(zhuǎn)輥道位移以及應(yīng)力，同時(shí)對(duì)其剛度以及強(qiáng)度進(jìn)行量化分析，找到剛度和強(qiáng)度控制關(guān)鍵點(diǎn)。3.縮小解體規(guī)模。比如在大型機(jī)械工程的設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)構(gòu)件較多，且形狀復(fù)雜現(xiàn)象，在這種情況下要想保證構(gòu)件計(jì)算求解的正確性，有必要將整體結(jié)構(gòu)劃分為多個(gè)小單元，這種小單元含有不計(jì)其數(shù)的節(jié)點(diǎn)，所以方程計(jì)算的規(guī)模較大，在計(jì)算中需要消耗很大費(fèi)用，所以在確保計(jì)算值精確度的基礎(chǔ)上有效減少資源浪費(fèi)，降低成本，是目前人員工作的重中之重。比如某省冶金機(jī)械工作人員通過(guò)利用結(jié)構(gòu)的反對(duì)稱以及周期性等特點(diǎn)，以此縮短了工程計(jì)算規(guī)模，之前需要消耗四個(gè)小時(shí)完成的結(jié)算任務(wù)，現(xiàn)在只需要一個(gè)半小時(shí)的時(shí)間。人員意識(shí)到，零件設(shè)計(jì)是確保機(jī)械設(shè)計(jì)工作科學(xué)性的重要保證。例如空氣壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)，發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)都對(duì)設(shè)計(jì)工作質(zhì)量造成直接影響，認(rèn)真考慮零件整體設(shè)計(jì)，對(duì)結(jié)構(gòu)周期進(jìn)行科學(xué)的分析，在此過(guò)程中工作人員還及時(shí)積極采用靜力子結(jié)構(gòu)求解技術(shù)，從而降低了計(jì)算費(fèi)用，幫助企業(yè)最大限度節(jié)約成本。某人員在冶金機(jī)械設(shè)計(jì)工作中的求解環(huán)節(jié)主要采用的是鉆心術(shù)，先對(duì)整體結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行綜合性分析，然后采用局部觀察法進(jìn)行細(xì)致研究，并將綜合分析結(jié)果作為求解條件，通過(guò)對(duì)局部某一構(gòu)件作出分析，接著再將其分離出來(lái)，將上次分析出的結(jié)果作為此次求解條件，一步一步執(zhí)行，以此確保最終結(jié)果能夠滿足機(jī)械計(jì)算工作標(biāo)準(zhǔn)要求，將整個(gè)計(jì)算任務(wù)進(jìn)行區(qū)域劃分，因此工作量不會(huì)很大。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在冶金機(jī)械的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，工作人員將有限元技術(shù)得以及時(shí)應(yīng)用，通過(guò)對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析，然后進(jìn)行細(xì)致分析，確保機(jī)械設(shè)計(jì)工作中計(jì)算值的準(zhǔn)確性，還可以有效簡(jiǎn)化計(jì)算流程，節(jié)約時(shí)間，有效提高工作效率，通過(guò)將有限元技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，促使計(jì)算技術(shù)的成熟化，以此推動(dòng)我國(guó)冶金機(jī)械的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖云祥.冶金機(jī)械設(shè)計(jì)中有限元分析技術(shù)的應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2013,32(9):88-89.

[2]王秋鵬.有限元分析技術(shù)在冶金機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)錳業(yè),2016,34(4):140-142.

[3]趙雷,張一夫.有限元分析技術(shù)在冶金機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用剖析[J].科技展望,2015,25(35)：24-25.

[4]程勇高,林元琦.有限元分析技術(shù)在冶金設(shè)備設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].智能制造,2012(9):61-64.

作者:何艷兵 單位:江西省咨詢投資集團(tuán)有限公司