YH30-400液压机机身结构的有限元分析与优化

发布时间：2017-04-11 04:04

  本文关键词：YH30-400液压机机身结构的有限元分析与优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 液压机是生产大型模锻件的重要的压力加工设备。传统方法设计的机身结构存在结构冗余、材料使用偏保守等弊端,致使产品重量大,成本高、效益低,削弱了产品竞争力等诸多弊端。有限元分析和结构优化等CAE技术的应用,对于缩短产品开发周期,提高产品质量,降低制造成本,增强企业竞争力具有重要意义。本论文以YH30-400液压机机身为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS作为分析工具,进行有限元静态特性分析,并根据分析结果进行机身结构优化设计研究。本文的主要研究内容和结论有: (1)对液压机机身进行静态有限元分析。利用有限元分析软件ANSYS的参数化编程语言APDL,采用四面体实体单元建立机身的三维有限元模型,计算在满载荷状态(即400吨压力)下机身的变形大小和应力分布。机身的变形主要是指角变形,最大应力发生在下横梁与立柱连接圆角处,结果数据证明与实际情况相符。 (2)提取静态有限元分析结果,并设置机身的数个焊接板的厚度为设计变量,以满足机身刚度和强度为约束条件,以机身的总体积为目标函数,利用APDL编写优化分析文件和优化控制文件的程序。采用子问题法对机身进行结构优化设计,得到了当前条件下最优化的设计参数,有效降低了机身重量,达到轻量化的目标。 本文所做的静态有限元分析校验了机身结构的变形和应力分布规律,结构优化分析为以后的设计提供了方法与参考,具有一定的理论意义和实际应用价值。
【关键词】：液压机 有限单元法 结构优化 机身
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG315.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 致谢7-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 引言12
• 1.2 液压机机身结构分析的发展概况12-15
• 1.3 课题的来源、目的及意义15
• 1.4 YH30-400 液压机机身结构简介15-17
• 第二章 有限元法理论及软件介绍17-30
• 2.1 引言17
• 2.2 有限元法介绍17-22
• 2.2.1 有限元法发展概述17-18
• 2.2.2 有限元法的基本思想18-19
• 2.2.3 有限元常用术语19-20
• 2.2.4 有限元法的基本步骤20-21
• 2.2.5 连续体力学有限元分析21-22
• 2.3 ANSYS 介绍22-25
• 2.3.1 ANSYS 简介22-23
• 2.3.2 ANSYS 软件功能23-25
• 2.4 弹性力学基础25-30
• 2.4.1 弹性力学基本假设25-26
• 2.4.2 弹性力学基本方程26-30
• 第三章 液压机机身静态有限元分析30-42
• 3.1 液压机机身简介30-31
• 3.2 建立机身的有限元模型31-36
• 3.2.1 机身模型的简化处理31
• 3.2.2 建模方法的选择31-32
• 3.2.3 有限元模型的建立与求解32-36
• 3.3 结果分析36-42
• 3.3.1 变形场分析36-38
• 3.3.2 应力场分析38-39
• 3.3.3 角变形计算39-42
• 第四章 结构优化设计42-50
• 4.1 结构优化设计42-45
• 4.1.1 结构优化设计的特点与过程42
• 4.1.2 约束优化的基本原理42-43
• 4.1.3 优化设计领域中的一些常见术语43-45
• 4.2 有限元软件ANSYS 提供的优化算法简介45-48
• 4.2.1 优化算法的一般过程45
• 4.2.2 ANSYS 优化设计基本概念45-47
• 4.2.3 ANSYS 优化过程47-48
• 4.2.4 ANSYS 零阶方法优化设计技术原理48
• 4.3 APDL 介绍48-50
• 第五章 机身结构优化设计50-59
• 5.1 引言50
• 5.2 机身结构优化设计过程50-54
• 5.2.1 生成优化分析文件50-52
• 5.2.2 执行优化过程52-54
• 5.3 机身结构优化结果分析54-59
• 结论与展望59-60
• 参考文献60-63
• 硕士期间发表的论文63-64
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目64-65

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