基于ABAQUS的加工中心大型横梁有限元分析及结构优化设计

发布时间：2017-06-03 05:13

  本文关键词：基于ABAQUS的加工中心大型横梁有限元分析及结构优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：某加工中心的部件横梁刚度不足，致使被加工的工件的表面产生波纹状刀痕。针对上述情况，首先使用Solidworks建模，然后导入有限元分析软件abaqus中，对该横梁进行静、动态性能的分析，根据分析结果，首先调整边界约束条件，然后依据横梁的结构尺寸参数对其质量影响的灵敏度分析报告，以及该加工中心所属厂方的改进要求，对横梁的结构尺寸参数进行调整，调整后的模型再次导入abaqus中分析，依据分析结果,重复调整尺寸参数，直至横梁的刚度和质量均达到预期要求。基于元结构思想对上述优化过的横梁模型，进行再次优化。本文对横梁的静态分析包括：强度分析，刚度分析。强度分析用第一强度理论。本文动态分析指的是模态分析，取横梁的前五阶振型进行研究。横梁各部分尺寸参数众多，全部优化不切实际，基于此种情况，选择对那些对横梁质量影响最大参数，依据对这些参数的灵敏度分析报告，调整灵敏度值最大的参数。尺寸参数经过上述优化调整后，结构优化空间依然很大，因此利用元结构思想，构建四种新的元结构，把它们的无约束模态分析的低阶固有频率与原始的原结构作对比。用优选的元结构再次构造横梁模型，，把该重构模型的无约束模态分析的低阶固有频率与横梁原始模型作对比，对比发现：低阶固有频率有一定提高。经过上述优化，横梁结构性能大为改善。
【关键词】：横梁 有限元分析 结构优化 元结构
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 国内机床现状与发展综述10
• 1.1.1 国家政策与规划10
• 1.1.2 机床行业发展的空间10
• 1.1.3 国内机床发展前景10
• 1.2 数控加工中心机床简介10-11
• 1.3 加工中心部件研究现状11-12
• 1.4 关于本课题的相关研究内容介绍12-14
• 1.4.1 课题来源及所研究的对象12
• 1.4.2 研究内容及文章结构12-14
• 第二章 有限元理论及 CAE 软件 ABAQUS 简介14-19
• 2.1 有限元法的理论概要14-16
• 2.1.1 有限元方法的基本思想14
• 2.1.2 有限元方法的理论方法与实际应用的方法14
• 2.1.3 有限元理论方法的分析步骤14-16
• 2.2 有限元分析软件 ABAQUS 介绍16-18
• 2.2.1 ABAQUS 的优势表现16-17
• 2.2.2 ABAQUS 的产品模块及相互关系17-18
• 2.2.3 ABAQUS 的分析步骤18
• 2.3 第二章小结18-19
• 第三章 加工中心部件横梁模型的建立19-24
• 3.1 CAD 模型的建立19-20
• 3.1.1 CAD 建模软件的选择19
• 3.1.2 SolidWorks 实体建模的过程19-20
• 3.1.3 横梁几何模型的简化20
• 3.2 CAD 模型导入 ABAQUS 中20-21
• 3.3 横梁模型的网格划分21-23
• 3.4 第三章小结23-24
• 第四章 横梁的有限元分析24-34
• 4.1 梁材料、约束及外部载荷24-26
• 4.1.1 材料选择24
• 4.1.2 约束24-25
• 4.1.3 外部载荷25-26
• 4.2 横梁强度分析26-27
• 4.2.1 第一强度理论概述26
• 4.2.2 横梁静力分析的强度结果及校核26-27
• 4.3 横梁刚度分析27-29
• 4.4 模态分析29-32
• 4.5 第四章小结32-34
• 第五章 横梁结构优化设计34-49
• 5.1 加工中心结构的调整34-37
• 5.2 横梁九大主要参数灵敏度分析37-38
• 5.3 基于灵敏度分析结果的结构尺寸参数优化调整38-48
• 5.3.1 结构尺寸调整方案38
• 5.3.2 八大壁厚参数的一次性调整38-40
• 5.3.3 筋板厚度的调整40-48
• 5.4 横梁结构优化结果及分析48
• 5.5 第五章小结48-49
• 第六章 基于元结构的横梁结构动态再优化设计49-61
• 6.1 元结构的基本思想49
• 6.2 横梁元结构设计思路49
• 6.3 五种横梁元结构的动态性能分析与比较49-58
• 6.3.1 横梁原始元结构动态分析49-51
• 6.3.2 出砂孔为一个正方形加两个矩形的元结构的动态分析51-52
• 6.3.3 元结构二的动态分析52-54
• 6.3.4 元结构三的动态分析54-56
• 6.3.5 元结构四的动态分析56
• 6.3.6 五种元结构的动态分析数据比较56-58
• 6.4 按优选的元结构建立的横梁模型动态性能分析58-60
• 6.5 结论60
• 6.6 第六章小结60-61
• 第七章 结论与展望61-62
• 7.1 研究得出的主要结论61
• 7.2 研究展望61-62
• 参考文献62-65
• 发表论文和科研情况说明65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

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  本文关键词：基于ABAQUS的加工中心大型横梁有限元分析及结构优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：417351