全自动液压压砖机有限元结构仿真与优化

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1、硕士学位论文第一章绪论者提出了一系列苛刻的要求，设计者必须认真地分析研究各种要素，进行权衡，从中选出最优的设计方案。科学技术的发展，特别是微电子技术的发展为进行这些分析和计算提供了日臻完善的手段。六十年代以来，国际上先进工业国家竟相研究和应用新的设计方法，即现代设计方法。现代设计是对传统设计的革新，是将传统设计中的经验法÷；类比法设计提高到逻辑的、理性的、系统的设计方法。现代设计方法主要包括设计方法学、优化设计、可靠性设计-计算机辅助设计、工业艺术造型设计、有限元分析法、模块化设计、反求工程设计、机械动态设计等【91【12】。现代设计方法与传统设计方法相比，实现了如下几个方面的转变：由

2、定性分析向定量分析、’由静态分析向动态分析、由零部件计算向整机计算，由手工设计计算向自动化设计计算及由安全性设计向优化设计等的转变。对复杂的结构件，例如机床的床身、液压机的机身和箱体等，过去虽然也可以利用材料力学或弹性力学的简单公式，估算改动某一部分的尺寸对整个结构刚度带来的影响，但这种预测只能说明是改善了或恶化了，却难以确定该尺寸的增量与结构刚度增量问的精确关系式。因而这种分析是粗糙的，只能定性。当采用有限元法进行计算，或使用现代化测试设备进行模型试验时，就会较好地完成这个任务。这样，产品制造出以前，就可以准确的预测出其性能指标，基本上做到定量化。近二十年多年来，现代设计方法在建筑j

3、化工、铁路、航空、造船、汽车、机床、自动控制系统以及其它领域都得到了广泛的应用，并取得了显著的效果【2】。下面主要介绍现代设计方法中的有限元法和模态分析技术。l、有限元法有限元法是现代设计方法中的一个重要方法，它是以电子计算机为工具的一种现代数值计算方法，是矩阵方法在结构力学和弹性力学等领域中的发展和应用f12】【261。它不仅能用于工程中复杂的非线性问题、非稳态问题的求解，而且还可以用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析，并能准确的计算形状复杂零件的应力分布和变形，成为复杂零件强度和刚度计算的有力分析工具。50年代中期至60年代末，有限元法出现并迅猛发展，由于当时理论尚处于初级阶

4、段，计算机的硬件及软件也无法满足需求，有限元法和有限元程序无法在工程上普及。到60年代末70年代初出现了大型通用有限元程序，它们以功能强、用户使用方便、计算结果可靠和效率高而逐渐形成新的技术商品，成为结构工程强有力的分析工具。近年来有限元分析方法在工程计算中发挥了重要的作用，从自行车到航天飞机，所有的设计制造都离不开有限元分析计算。美国、日本、德国等发达国家竞相采用有限元法进行飞机、汽车等新产品的开发设计，己经走在世界的前列。美国的Altan在金属成型过程中应用有限元方法，大大减少了加工时间和成本，Ghofrani，M．Rcza,White，Charles4硕上学位论文第一章绪论等人采

5、用有限元方法对闭合模精锻进行模拟，为闭合模的设计和精锻成型提供了技术指导和理论参考；Chcnot,Tronel，Soyris．等人对热模锻中的热力涡合大变形问题进行了有限元计算，得到了热力涡合下锻件的高应力区和成型过程，解决了锻造中力学的难点，为复杂的模锻成型提供了理论依据；美国福特汽车公司早在二十世纪70年代就使用了NASTRAN软件，用板、梁单元进行车底架的静态分析，找出高应力区并改进应力分布【32】；日本五十菱汽车公司在80年代末将有限元分析应用到车底架设计的各个阶段，从最初设计阶段的粗略模型，到设计中后期的细化模型，分析的范围包括强度，刚度，振动，疲劳，碰撞及形状和重量的优化1

6、1引。国内的许多学者也不甘落后，纷纷采用有限元方法对各种压力机机身和桥梁等进行静，动态分析和计算，并且取得了很好的效果，例如：潘紫微对4m斜刃剪切机机身进行有限元分析，李德军对22MN液压机整体框架式机身的有限元分析，陈先宝对736．800B压力机的动态有限元计算，等等。他们通过对各压力机的有限元分析，揭示了各压力机的静、动态特性，真实反映了各压力机在工作状态下的实际应力应变规律，为各压力机的整体设计提供了很好的理论依据。2、模态分析技术现代设计思想中的一个重要组成部分就是动态设计思想。研究弹性体振动问题的重要目的是避免共振，具体的机械结构可以看成是多自由度的振动系统，具有多个固有频率

7、，在阻抗试验中表现为多个共振区，在幅频特性曲线中表现为有多个峰值。这种自由振动结构所具有的基本振动特性称为结构的模态。在结构的总体设计过程或具体方案论证、技术设计和技术验证中都会遇到大量的与产品结构动态特性有关的问题，因此在设计中必须进行动态分析。结构动态设计和动态分析的现代理论基础是模态分析技术，模态分析技术是分析结构系统振动特性的强有力的力学工具。在结构的现代设计方法中，往往要深入研究结构的固有动态特性、外界的振动冲击作用和结构系统的运动响