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真空鍍膜設(shè)備是在一定真空度狀態(tài)下工作的一種真空鍍膜裝置，其主要是通過使用化學(xué)氣相沉積（PVD）或物理氣相沉積（CVD）方式使得被鍍工件表面產(chǎn)生所需要的薄膜體，其中真空室體是真空鍍膜設(shè)備中的主要部件，鍍膜過程中承受外界大氣壓并產(chǎn)生一定量的變形，變形大小，應(yīng)力大小及其分布性等直接影響鍍膜過程，對(duì)鍍膜質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。因此對(duì)于真空室體在大氣壓力下的變形分析，應(yīng)力分析至關(guān)重要，利用Inventor對(duì)某型號(hào)真空鍍膜設(shè)備真空室體進(jìn)行三維建模，再將模型文件導(dǎo)入ANSYS Workbench進(jìn)行有限元分析，通過對(duì)有限元分析的結(jié)果得出了變形、應(yīng)力的分布情況并對(duì)真空室體結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。
AutoDesk Inventor軟件是三維可視化實(shí)模擬軟件，包含三維建模、信息管理、協(xié)同工作和技術(shù)支持等各種特征，內(nèi)容涵蓋從工業(yè)造型設(shè)計(jì)、三維模型設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)模擬與仿真到生產(chǎn)加工成產(chǎn)品的全過程。ANSYS Workbench作為功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛的有限元分析軟件，具有數(shù)據(jù)統(tǒng)一、良好優(yōu)化功能及建模、求解和非線性分析功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械工程領(lǐng)域得到越來越多的使用。
ANSYS Workbench三維建模相對(duì)復(fù)雜，所以采用Inventor繪制真空室體三維模型，應(yīng)用Inventor與ANSYS Workbench圖形數(shù)據(jù)交換的無縫連接，將三維模型導(dǎo)入ANSYS Workbench中進(jìn)行有限元分析。具體做法為：運(yùn)行ANSYS下Utilities子模塊ANS-ADMINUtility，選擇連接Inventor選項(xiàng)，則在ANSYS、Inventor安裝路徑下分別產(chǎn)生相關(guān)文件，即可進(jìn)行Inventor和ANSYS間的數(shù)據(jù)交換。在Inventor中繪制三維模型后，在菜單選項(xiàng)中選擇Part\ANSYS12.1\Workbench\ANSYSWorkbench軟件將自動(dòng)打開，三維數(shù)據(jù)將傳遞到ANSYS Workbench中，就可以進(jìn)行有限元分析。
真空鍍膜設(shè)備真空室體由箱體、法蘭、冷卻水管等構(gòu)成，根據(jù)尺寸參數(shù)要求，用Inventor進(jìn)行三維建模。
杭州那泰有限元分析公司采用ANSYS Workbench進(jìn)行靜力學(xué)分析的基本步驟為：建模或者導(dǎo)入模型－添加材料屬性－網(wǎng)格劃分－添加載荷和約束－進(jìn)行有限元分析－求得所需解和云圖－比較驗(yàn)證－完善現(xiàn)有設(shè)計(jì)。對(duì)于固定的形狀，也可以直接進(jìn)行參數(shù)的優(yōu)化求解。將Inventor中建立的三維模型導(dǎo)入ANSYS Workbench后，軟件會(huì)自動(dòng)識(shí)別所有接觸表面，只需確定識(shí)別出的接觸表面是否為所需要和關(guān)心的部位，并確定接觸類型和接觸方式即可。
模型導(dǎo)入ANSYS Workbench后，首先定義其材料屬性，包括彈性模量、泊松比、密度等。根據(jù)要求，真空室體材料為不銹鋼1Cr13，其材料屬性為：彈性模量220GPa、泊松比0.29、密度7.76kg/m3、抗拉強(qiáng)度550MPa、沖擊韌性100N.m/cm2。
網(wǎng)格劃分是有限元分析的關(guān)鍵步驟，網(wǎng)格劃分的好壞直接影響有限元分析精度。ANSYS Workbench中的網(wǎng)格劃分方法主要有自由網(wǎng)格劃分、映射網(wǎng)格劃分和體掃掠網(wǎng)格劃分三種。自由網(wǎng)格對(duì)于單元形狀無限制，且沒有特定準(zhǔn)則，是最常用、最普遍的一種網(wǎng)格劃分方法。真空室體采用實(shí)體單元Mesh中Automaticmethod進(jìn)行網(wǎng)格劃分，模型被劃分為200826個(gè)節(jié)點(diǎn)、93930個(gè)單元。
真空室體底板通過6個(gè)螺栓孔固定在機(jī)架上，此處為FixedSupport。由于真空鍍膜過程中真空室體內(nèi)壓力遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，因此有限元分析時(shí)真空室體所受載荷近似等于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
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