液壓機有限元結構設計系統的研究與應用.pdf

1、液壓機作為一種重要的鍛壓設備在機械制造行業(yè)中占有重要地位，其發(fā)展狀況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行液壓機的結構設計已成為一種趨勢。但是，目前的液壓機有限元分析方法還主要集中在針對單一產品的設計上，缺乏系統性。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 上的液壓機結構設計軟件系統。該設計系統可直接用于企業(yè)的產品

2、設計，能夠實現液壓機結構設計的高效性、簡捷性和準確性，具有工程實際應用價值， 本文主要的研究內容和結論有： ①結合液壓機結構設計特點，提出了三維十節(jié)點等參單元SOLID92的有限元分析算法和子問題優(yōu)化、梯度優(yōu)化算法。為液壓機結構有限元分析和優(yōu)化設計系統的建立奠定了理論基礎。 ②以系統工程的觀點為指導，以產品知識庫的建立為支撐，闡述了液壓機結構有限元設計系統的基本框架構成。提出了可變模塊化和參數化相結合的幾何建模新

3、方法，提高了有限元設計分析的靈活性和通用性。 ③從程序結構的角度出發(fā)，介紹了液壓機結構有限元設計系統的菜單、參數輸入、ANSYS前處理、ANSYS后處理和優(yōu)化設計、軟件幫助系統各組成部分的功用、內容和基于 APDL 的程序實現方法，并對上述各組成部分進行了軟件封裝，使之成為一個能在ANSYS環(huán)境下工作的小型應用軟件， ④以某型三梁四柱式單缸液壓機上橫梁為例闡述了有限元設計系統的具體建立過程和步驟。并應用該設計系統對該上橫

4、梁進行了有限元分析，得到了正載、x向偏載和z向偏載下應力、變形分布規(guī)律；同時運用該設計系統對上橫梁結構進行了優(yōu)化設計，得到了最優(yōu)化的設計結果，并以此結果對上橫梁進行了結構重分析。以上結果與實際情況吻合較好，驗證了開發(fā)的設計系統的可靠性和可行性。 ⑤針對目前三梁四柱式單缸液壓機上橫梁偏載施加不夠準確的問題，推導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計分析系統之中，實現了在ANSYS中用程序的