? ? ? ?非線性分析一直以來廣受關注，在這方面的研究也頗為不少，但是，如何最大限度提高求解的精度、提高求解時的效率，仍然需要進一步的探索?，F(xiàn)代復合材料自本世紀40年代出現(xiàn)以來，已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展，應用極為廣泛。因此，對復合材料力學性能的研究也日趨深入。本文筆者基于ANSYS程序對數(shù)碼相機內部鏡頭托架結構進行了模擬分析，以此論證托架結構的剛強度。

　 ANSYS 的靜力非線性分析

　　ANSYS的靜力分析包括線性和非線性分析，而非線性分析涉及塑性，應力鋼化，大變形，大應變，超彈性，接觸面和蠕變。論文檢測。引起結構非線性的原因很多，一般可分為三種主要類型：狀態(tài)變化（包括接觸）；幾何非線性；材料非線性。非線性問題需要一系列帶校正的線性近似來求解，ANSYS程序通過牛頓—拉普森 （NR ） 平衡迭代法，在某個容限范圍內迫使在每一個載荷增量的末端解達到平衡收斂。

??? 復合材料的塑性理論

　　屈服準則：ANSYS采用Von-Miss屈服準則來計算結構的塑性變形，該準則是一種除了土壤和脆性材料外典型使用的屈服準則。表示如下：

　　強化準則： 等向強化和隨動強化。對Von-Mises屈服準則，等向強化表現(xiàn)為屈服面在所有方向均勻擴張。而隨動強化表現(xiàn)為對應的兩個屈服應力之間總存在一個的差值。

　　 數(shù)碼相機內部結構的模擬分析

　　筆者結合數(shù)碼相機使用性能要求，對數(shù)碼相機內部的零部件結構剛強度進行模擬計算。

　　數(shù)碼相機以其性能優(yōu)越，攜帶方便而深受消費者的喜愛。因此，設計時在保證上述優(yōu)點的情況下，應保證其內部結構緊湊，避免干涉，各部件之間搭配協(xié)調。

　　3.1 鏡頭托架的模擬分析

　　鏡頭是數(shù)碼相機的“心臟”， 設計時必須根據(jù)鏡頭形狀尺寸來布置內部結構，因此，鏡頭托架的結構設計很重要。論文檢測。

　　圖1是某款數(shù)碼相機鏡頭托架與鏡頭的裝配關系圖， 精度要求很高。此處，該結構的分析是基于配合精度相對較低的假設之上的。

　　從圖1不難看出， 鏡頭托架在數(shù)碼相機內部受力復雜，分析比較困難。因此，我們摒棄常規(guī)的算法，采用極限載荷法。即忽略那些對分析結果影響不大的約束，即可以把所有載荷看作是直接加載在托架的某一特定需要分析的部位。這樣處理后的模型無論是精度和求解效率上都有所提高。

　　如圖2，分析時采用Solid185單元， 智能自由網(wǎng)格劃分， 網(wǎng)格精度定為五級。為了提高分析的精度和加快求解的效率，建模時我們經(jīng)過初步判斷，對遠離分析區(qū)的結構進行了優(yōu)化，也即盡量減少遠離承載區(qū)的棱角及不規(guī)則體的數(shù)目，從而優(yōu)化結構單元。論文檢測。

　　材料常數(shù)

　　托架材料：

　　PC+玻纖（玻纖含量25％） ，

　　拉伸強度為，彎曲強度為，

　　壓縮強度為，彎曲彈性模量為

　　3.2 材料特性的相關設定

　　由于托架材料是纖維增強型的，對于此類材料，纖維的取向非常重要，一般分析時是根據(jù)纖維的方向，纖維的長度來設定分析的依據(jù)。

　　一種材料，可以視為均質的，也可以視為非均質的，這主要取決于分析時觀察問題的尺度。對于復合材料，由于存在可以從界面區(qū)分的相和疊層，一般認為是非均質的。但是，分析的尺度繼續(xù)擴大以后，它又可以用等效的均質體來代替。此時，顆粒復合材料和方向隨機分布的短纖維復合材料可認為是各向同性的，而纖維規(guī)則排列的復合材料，通常是各向異性的。因此，我們假定托架材料是短纖維增強型的的，纖維增強方向是隨機分布的，也即托架材料特性是各向同性的。

　　4.3 數(shù)碼相機正常放置情況下的強度、剛度的分析

　　這里筆者分析了一下數(shù)碼相機正常放置狀態(tài)下托架結構的受力狀態(tài)。

　　圖3是托架結構的受力云變圖， 它表示托架結構在承載時所受的平均應力，圖形下方是各顏色所代表的應力區(qū)間。

　　SMX

　　， 表示托架結構承載時的最大應變量

　　，表示托架結構承載時的最大應力

　　圖3清晰的反映了鏡頭托架在相機中的承載應力圖，從圖中我們不難看出最大應力發(fā)生在托架一側腰間的小孔附近。從圖中的應力云變圖可以看出，托架承載情況基本達到預期的效果，也基本反映了托架在相機中的受力情況。對于數(shù)碼相機之類輕便型的電子產(chǎn)品，由于結構本身承載負荷小，采用的復合材料性能優(yōu)越，因此，設計時一般僅關心結構所受的最大應力應變。設計人員根據(jù)分析結果，結合模具設計的要求，再做相應的調整，就可以設計出頗為滿意的結構。從結果我們不難看出其最大應力小于材料的應力極限，考慮到注塑模具的成型性能的要求，對于此托架結構我們不再作結構上的調整，其設計形式完全符合設計要求。

　　結束語

　　本文著重對數(shù)碼相機鏡頭托架進行了非線性分析，闡述了復合材料尤其是纖維增強型復合材料的分析方法。當然，本文的材料特性是基于各向同性基礎上的，對于各向異性的纖維增強型材料的分析，還有待進一步探索。