液壓機(jī)有限元結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.pdf

1、液壓機(jī)作為一種重要的鍛壓設(shè)備在機(jī)械制造行業(yè)中占有重要地位，其發(fā)展?fàn)顩r在一定程度上反映了一個國家的工業(yè)制造水平。目前，隨著有限元方法的推廣使用，采用成熟的大型通用有限元分析軟件進(jìn)行液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計已成為一種趨勢。但是，目前的液壓機(jī)有限元分析方法還主要集中在針對單一產(chǎn)品的設(shè)計上，缺乏系統(tǒng)性。本文以ANSYS有限元分析軟件為平臺，以 APDL 語言為工具，建立了一個附著在 ANSYS 上的液壓機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件系統(tǒng)。該設(shè)計系統(tǒng)可直接用于企業(yè)的產(chǎn)品

2、設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)液壓機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計的高效性、簡捷性和準(zhǔn)確性，具有工程實際應(yīng)用價值， 本文主要的研究內(nèi)容和結(jié)論有： ①結(jié)合液壓機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)，提出了三維十節(jié)點(diǎn)等參單元SOLID92的有限元分析算法和子問題優(yōu)化、梯度優(yōu)化算法。為液壓機(jī)結(jié)構(gòu)有限元分析和優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)的建立奠定了理論基礎(chǔ)。 ②以系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)為指導(dǎo)，以產(chǎn)品知識庫的建立為支撐，闡述了液壓機(jī)結(jié)構(gòu)有限元設(shè)計系統(tǒng)的基本框架構(gòu)成。提出了可變模塊化和參數(shù)化相結(jié)合的幾何建模新

3、方法，提高了有限元設(shè)計分析的靈活性和通用性。 ③從程序結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，介紹了液壓機(jī)結(jié)構(gòu)有限元設(shè)計系統(tǒng)的菜單、參數(shù)輸入、ANSYS前處理、ANSYS后處理和優(yōu)化設(shè)計、軟件幫助系統(tǒng)各組成部分的功用、內(nèi)容和基于 APDL 的程序?qū)崿F(xiàn)方法，并對上述各組成部分進(jìn)行了軟件封裝，使之成為一個能在ANSYS環(huán)境下工作的小型應(yīng)用軟件， ④以某型三梁四柱式單缸液壓機(jī)上橫梁為例闡述了有限元設(shè)計系統(tǒng)的具體建立過程和步驟。并應(yīng)用該設(shè)計系統(tǒng)對該上橫

4、梁進(jìn)行了有限元分析，得到了正載、x向偏載和z向偏載下應(yīng)力、變形分布規(guī)律；同時運(yùn)用該設(shè)計系統(tǒng)對上橫梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，得到了最優(yōu)化的設(shè)計結(jié)果，并以此結(jié)果對上橫梁進(jìn)行了結(jié)構(gòu)重分析。以上結(jié)果與實際情況吻合較好，驗證了開發(fā)的設(shè)計系統(tǒng)的可靠性和可行性。 ⑤針對目前三梁四柱式單缸液壓機(jī)上橫梁偏載施加不夠準(zhǔn)確的問題，推導(dǎo)了偏載情況下載荷分布的方程式，并將該方程式所代表的載荷分布規(guī)律融入到了有限元設(shè)計分析系統(tǒng)之中，實現(xiàn)了在ANSYS中用程序的