4.2、检测台的有限元分析
   　 在UG/SCENARIO FOR STRUCTURES模块中由前面动力学分析得到的结果，可以对检测台中的主要部件进行进一步分析。

4.2.1、轴承座的模态分析
   　 轴承座在工作过程中要承受交变、振动及冲击等载荷，所以有必要对其进行模态分析。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、模态质量、模态刚度、模态阻尼和模态振型。利用UG/SCENARIO FOR STRUCTURES前后处理器和StructuresP.E解算器对轴承座进行固有频率和固有振型的计算。采用10节点四面体单元(Tetral10)，对轴承座4个孔加固定的边界约束后的前六阶固有频率及具体振型如图7所示。从前六阶模态分析看，主要是圆柱部分的变形，振型最大发生在第五阶，频率为1.249e4HZ，最大位移为1.427mm。这一阶模态对工件动态特性影响较大，在实际工作中应尽量避开该频率以免轴承座损坏。

图7  轴承座前六阶振型

4.2.2、护圈的有限元分析
   　 在动力学分析部分已经得到了不同速度引起冲击力的数值，下面就将在结构分析模块对护圈应力应变进行考察，以选取合适的进给速度。在护圈中心圆柱部分加固定约束，护圈底面加相应的面载荷，得到的护圈应力应变如图8所示。从图中可以看出，当护圈底面受250N力时应变最大位移值为8.157e-3mm，应力最大为4.486e-1Mpa；当受力为1000N时，对应的应变最大位移值为3.263e-2mm，应力最大为1.794Mpa。POLYURETHENE-HARD材料的屈曲强度为82Mpa，两种方案都远远满足要求。另外，前面所提到的检测距离要求在0.l~0.2mm，在这两种情况下都能满足，护圈的变形没有超出范围。看来选用方案(1)(即护圈受力1000N，进给时间为5s)较合适，可还需要对护圈与探头连接螺钉进行校验，看是否也满足要求。

4.2.3、螺钉的有限元分析
   　设计方案中用3个GB845-85十字槽盘头自攻螺钉均布在护圈圆柱部分，与托架相连接。下面就将用上述数据对这3个螺钉进行校验。对模型进行简化，只提取1/4的模型，边界约束条件为：里圈为托架支杆加固定约束；外圈为护圈底面加面力，其值为碰撞力的1/4；护圈与螺钉约束x、z轴自由度；图9所示为护圈受力1000N，250N时的螺钉应力图。螺钉选用材料为Q235，屈服极限为235Mpa，取安全系数n=2，所以许用应力[σ]=117.5Mpa。在图a)中，螺钉所受应力σmax=4.334Mpa，σmax>[σ]，明显超出了许用范围；而方案(2)下螺钉所受应力为σmax=7.649 Mpa，σmax<[σ]满足强度要求。所以，即便是采用方案(1)能够加快进给速度，但螺钉所受的冲击超出许用范围不能采纳，相反方案(2)虽然进给速度较方案(1)要慢，但保证了螺钉的设计要求，所以应该选用方案(2)(即进给时间为10s)对检测台进行设计。

图9  1000N下螺钉应力应变

5、结论
    　本检测台的设计基于虚拟样机技术，利用UG软件的强大功能并充分发挥建模、运动分析、结构分析各个模块的特点，很好地模拟了检测过程中存在的接触碰撞问题，分析比较所得到的结果数据，选择合适的设计方案，检验了设计的合理性。采用UG软件对产品投产前虚拟样机的设计与分析检验，从而有效地缩短了开发周期及减少开发成本，取得了很好的实际效果。(E-works)