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《兰州大学》 2010年
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基于广义模块化设计的快锻液压机机架力学特性研究

段志东  
【摘要】:快锻液压机是一种广泛应用于金属加工和金属成形领域内的快速锻造液压设备,因其锻造速度是普通液压机的5-6倍,而受到市场的青睐。中小型快锻液压机的市场需求量较大,原有的基于整机的设计方法已经不适合市场的快速需求,广义模块化设计正是响应这一变化产生的一种快速设计技术。本文在研究广义模块化设计的基础上,提出了携带有限元信息的广义有限元模块。给出了广义有限元模块的概念、创建方法、接口关系和广义有限元模块数据库的组装方法,丰富和发展了广义模块化设计,提高了设计效率和设计精度。 全预紧预应力组合框架结构是目前快锻液压机本体结构的首选形式。本文在研究该结构机架广义有限元模块划分、创建的基础上,利用子模型边界插值理论,在广义有限元模块层面上,对机架的核心组件上横梁、立柱和下横梁分别行了拓扑优化和尺寸优化,突破了整机因规模巨大难以优化的瓶颈,也为类似结构的优化设计开辟了一条可行之路。 本文深入研究了全预紧预应力组合框架式快锻液压机多拉杆分步预紧安装时,拉杆内残余预紧力的损失规律。结果表明拉杆内残余预紧力随预紧次序加速衰减,预紧力初始荷载不应等差设计。为使机架预紧安装完毕后拉杆内残余预紧力均值,本文提出了确定多拉杆初始预紧载荷的逆序插值验证法,通过对31.5MN和45MN快锻液压机5组10根拉杆初始预紧力载荷的优化设计,验证了该方法的通用性和正确性。针对全预紧机架上横梁与左右立柱之间装配面的弯曲开缝问题,系统研究了预紧力系数、拉杆面积、上横梁刚度、多拉杆空间布局对弯曲开缝的影响,为此类结构的设计提供了有益的指导。 在广义模块装配基础上,对45MN快锻液压机机架进行了预应力模态分析,获取了前十阶频率和相应振型。分析了预紧力系数对结构模态频率的影响,发现增大预紧力载荷可提高结构的模态频率,但对第一阶频率的影响甚小。 研究了液压机用45°螺纹联接件的轴力在啮合螺纹段的分布规律和牙根峰值等效应力的分布规律。分析了螺栓螺纹牙根圆角半径对轴力和峰值等效应力分布的影响,设计了改善轴力和峰值等效应力分布的螺母螺纹牙型切割方案。最后指出螺母螺纹的塑性区对轴力和牙根峰值等效应力分布有显著影响,将螺母螺纹预紧到塑性区后,轴向载荷的增大对螺栓牙根峰值等效应力几乎不再有影响。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG315.4

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 吴生富;150MN锻造液压机本体组合结构研究[D];燕山大学;2006年
2 何风梅;基于ANSYS的板式家具结构强度分析与优化设计研究[D];东北林业大学;2008年
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 曹素兵;朱婵;;RNA二级结构遗传预测算法中的选择操作研究[J];安徽农业科学;2011年14期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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8 张铁亮;丁运亮;金海波;张珍铭;;卫星桁架结构优化设计[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
9 施志深;李卓球;;一个非标准的遗传算法在高耸结构动力逆设计中的应用[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
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4 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
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7 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李伟;基于ANSYS平台的拓扑优化方法研究及其在离心机吊篮结构设计中的应用[D];中国工程物理研究院;2010年
2 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
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5 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
6 闫利利;起重机箱形梁的拓扑优化研究[D];郑州大学;2010年
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10 杨素娟;南水北调工程芳芝段开挖渠道边坡稳定敏感性分析[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 吴生富;聂绍珉;金淼;宋清玉;;大型锻造液压机全预紧机架的整体性分析[J];燕山大学学报;2006年02期
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6 吴生富;金淼;聂绍珉;宋清玉;;液压机全预紧组合机架的整体性分析[J];锻压技术;2006年03期
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8 段志东;苏铁明;;基于广义模块化设计的预应力机架有限元分析[J];锻压技术;2009年02期
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9 徐铭章;整体框架式液压机可适应设计与优化系统研究[D];天津大学;2007年
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【二级参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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4 桑韧;平面连续结构拓扑优化的GA-FE方法研究[D];南京航空航天大学;2003年
5 徐丽萍;面向产品族的液压机广义模块化设计研究[D];天津大学;2004年
6 孙刚;基于ANSYS平台的改进遗传算法在结构优化中的研究和探讨[D];广西大学;2005年
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1 俞正江;;16500吨油压机上横梁的铸造(摘要)[A];2010全国机电企业工艺年会《上海电气杯》征文论文集[C];2010年
2 刘益芳;候亮;;上横梁变形分析过程的参数化[A];福建省科协第四届学术年会——提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年
3 刘益芳;候亮;;上横梁变形分析过程的参数化[A];福建省科协第四届学术年会提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年
4 张淳;杨丽华;陈永亮;徐铭章;;基于产品平台的液压机上横梁油缸支撑元结构产品族设计[A];2008年中国机械工程学会年会暨甘肃省学术年会文集[C];2008年
5 隋岩;;船用大型六轴数控移动回转压头框式液压机刚度检测与分析[A];华北六省区锻压技术文集(2012)[C];2012年
6 王世明;张建民;;基于检测方法上的复合材料液压机在不同载荷下的研究[A];华北六省区锻压技术文集(2012)[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 王霆钧;一本汉字解码的书[N];吉林日报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 段志东;基于广义模块化设计的快锻液压机机架力学特性研究[D];兰州大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王静;基于有限元方法的七辊矫正机分析与优化[D];武汉理工大学;2011年
2 罗琳琳;液压机系列装备机械耦合刚度标准化研究[D];天津理工大学;2012年
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