基于有限元分析的液压机结构优化

【摘要】：液压机是重要的压力加工设备。传统的设计方法存在设计周期长、结构冗余、成本高、缺乏对结果的验证等诸多弊端。面对日益激烈的市场竞争,企业迫切地需要了解液压机工作状态下的应力应变分布规律,并在此基础上对液压机的结构进行优化。本文所采用的有限元分析技术是解决上述问题的理想方法。 本文介绍了液压机的工作原理、结构特点、设计方法及适用范围、有限单元法和结构优化的理论和方法、国内外液压机有限元分析研究和应用现状。提出了液压机部件静态有限元分析和结构优化的思路,针对上横梁等重要部件进行静态有限元分析,得到应力应变分布云图。根据有限元分析结果,对液压机主要部件进行结构改进和优化。 失稳问题一直以来都是影响钢结构使用的突出问题。立柱的结构特点和受力情况决定它是液压机主要部件中最容易发生失稳的部件。根据实际约束和受力情况建立了失稳分析模型,对立柱进行失稳分析,从而验证了液压机立柱在两种工作状况下的稳定性。 论文介绍了有限元模态分析和结构动力分析的概念和理论。对液压机的整体机架进行有限元模态分析,得到了机架的前十阶固有频率和相应的固有振型,并对前三阶固有频率和振型进行了详尽的分析和评价。机架整体的刚度和质量分布较为均衡,无明显的薄弱部位和过剩部位,结构优化对液压机的动态性能影响较小。 本文关于液压机有限元分析以及结构优化的研究工作,其分析思路和方法有较大的通用性和工程实践价值,并在湖州机床厂的“HJY27-630单动薄板冲压液压机结构优化设计”项目中取得了显著的工程价值和经济效益。