基于有限元法气缸寿命的研究

发布时间：2018-03-29 07:09

  本文选题：气缸　切入点：疲劳失效　出处：《电子科技大学》2011年硕士论文

【摘要】：气缸在国民生产和生活的各个领域都有广泛的应用,其结构强度和使用寿命得到了广泛的关注。由于气缸在工作中的受力状况非常复杂,是工作环境最为恶劣的零部件之一,其中疲劳失效是气缸的主要失效方式。因此研究气缸的结构特点、提高气缸的结构强度、并预测其使用寿命对国民生产和生活都有着很重要的意义。 本文以日本SMC公司生产的型号为CJ2B10-50的小型气缸作为研究对象,以S-N曲线法作为研究气缸寿命的理论依据,同时基于有限元法,利用大型的有限元分析软件ANSYS建立气缸的三维几何模型,并用实体单元对气缸的几何模型进行了网格的划分,建立了预紧单元、合适的边界条件和载荷最终生成了有限元模型。对气缸在螺栓预紧力的作用下进行了受力分析,得到了气缸在不同的固定板厚度和不同的材料作用时气缸的应力分布规律。接着建立了气缸的冲击载荷函数,分析了气缸在螺栓预紧力和活塞杆的冲击力共同作用下的应力分布云图,得出了气缸的应力集中区域。在此基础上使用ANSYS软件自带的疲劳分析模块对气缸进行了疲劳寿命分析,得到了气缸的最低疲劳使用寿命,并提出了提高气缸端盖强度的改进措施。 最后,搭建了气缸的气动实验平台,对气缸进行了疲劳寿命实验,通过实验得出了气缸的失效模式和失效数据。同时实验验证了对气缸有限元分析的合理性和正确性,从而为气缸的寿命研究提供了理论依据。
[Abstract]:The cylinder is widely used in various fields of national production and life, the structure strength and service life has been widely attention. Because of the cylinder in the work force is very complex, is the worst part of the working environment, the fatigue failure is the main failure mode of the cylinder. So the research on the structure characteristics of the cylinder the improved structural strength of the cylinder, and to predict its service life is of great significance for the national production and life.
This paper produced by Japanese company SMC type CJ2B10-50 small cylinder as the research object, using S-N curve method as the theoretical basis of the cylinder life, at the same time, based on the finite element method, the three-dimensional geometric model of the cylinder using the large finite element analysis software ANSYS, and the meshing geometric model of cylinder with solid element that established the pretension element, boundary conditions and loads appropriate to generate the finite element model of the cylinder. The bolt pretightening force under the action of the force analysis of the stress distribution of the cylinder in different fixed plate thickness and different material effect. Then we established the impact cylinder the load function, analyzed the stress distribution in the cylinder under the action of the impact force and the preload of the piston rod, the stress concentration area of the cylinder on the basis of the use of ANSYS. The fatigue analysis module of the software is used to analyze the fatigue life of the cylinder, and the minimum fatigue life of the cylinder is obtained, and the improvement measures for improving the strength of the cylinder end cap are put forward.
Finally, build the experiment platform of pneumatic cylinder, the fatigue life of the cylinder, the cylinder through experiments that the failure modes and failure data. At the same time, the experiment verified the rationality and correctness of the finite element analysis, which provides a theoretical basis for the study on the life of the cylinder.

【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH138.51

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本文编号：1680091