浅析有限元的单柱开式液压机机身结构的应力应变

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1、文章编号：1672—0121(2010)04—0025—03基于有限元的单柱开式液压机机身结构的应力应变分析张元越(徐州工程学院，江苏徐州221008)摘要：本文使用ANSYS软件对6300kN单柱开式液压机的结构进行了分析设计。首先采用经验设计方法对机身结构进行了强度、刚度计算，然后采用有限元软件ANSYS对计算模型进行网格化处理，分析了其应力场、应变场及最大主应力场。关键词：机械制造；结构设计；液压机；有限元中图分类号：TG315．4文献标识码：B。1引言刚度，把机架简化为材料力学范畴的平面钢架，把横液压机是利

2、用液压传动技术进行压力加工的设梁简化为材料力学范畴的简支梁，然后按照材料力备，是制品成形生产中应用最广的设备之一。与其他学的方法进行强度、刚度校核。尽管确认的结构大多压力机相比，它具有压力和速度可在大范围内无级数被实践证明是安全的，但存在设计周期长、结构冗调整、可在任意位置输出全部功率和保持所需压力、余、材料使用偏保守等弊端，致使产品重量大，成本结构布置灵活、各执行机构可很方便地达到所希望高、效益低，削弱了产品竞争力，而且缺乏对设计结的动作配合等优点。因此，液压机在我国国民经济的果合理性的验证，计算结果常常与实测值

3、相去甚远。各行各业，尤其是塑性加工领域得到了日益广泛的数值计算阶段，设计者把整个机架或单个的横梁作应用。为研究对象，将它们视为空间板梁组合结构，利用精液压机设计理论和方法的发展主要经历了经验度较高的有限元法进行整体结构分析，分析结果的设计、数值计算、优化设计几个阶段。经验设计阶段准确性和可靠性大大提高。主要利用材料力学简化方法计算主要部件的强度和2经验设计收稿日期：2010—04—192．1经验计算模型作者简介：张元越(1966一)，男，硕士，从事现代设计理论研究及液压型号为Y41—630的机器主要技术参数：公称压

4、传动设计力6300kN，水平缸压力3000kN，工作台尺寸·—·-+一—-一—·-+-+-+一+-+-+-+一+一+”+一+-+一+-+DynamicAnalysisoftheFrameof20MNQuickForgingHydraulicPressHANYukun，WANGLixin，LIUHongxian，LIJunmin(1．AnyangInstituteofTechnology，Anyang455000，HenanChina；2．AnyangForgingPressMachineryIndustryCo．，

5、Ltd．，Anyang455000，HenanChina)Abstract：Basedonthetransworkpieces，byuseofLS-DYNAprstrainandstresswhenthehydraulic1isdiscoveredthatbytakingthestrikithestrainanddeformationontheh)requirementofthematerialstrengthforginghydraulicpress．Keywords：Frame；Quickfo1600minx1

6、400ram，最大开口高度800mm，滑块速度(上下梁水平相对位移)来分析，采用限制主缸中心8ram-100mm／s。该液压机为单柱开式结构，结构简线的转角是比较合理和全面的。单，操作方便，适用于压制、镦粗、压装校正、折弯、冲对于单柱式结构液压机设计的刚度指标是在公压等工艺。机身结构见图1。依此建立经验设计力学称载荷作用下主缸中心线角位移不大于3，一般标模型，如图2所示。准不大于6。主缸中心线对工作台中心点的转角位ll移可利用莫尔积分方法求出：皓f>x．x+亩+亩ldx=1720篑(2每+K3,+K(4)面式中：公

7、称压力，P=6000kN；卜弹性模量，E=2．1X105MPa；Il4oo8一主缸中心线至支柱形心距离，B=I．03m；图lY41—630液压机机身结构图K，——支柱与上梁的惯性矩的比值，K，l=．，=2．2强度设计1．39；将设计的机身上、下梁，—一支柱与下梁的惯性矩的比值，K=J3／J2=和支柱简化为计算截面，计1．82。算各截面特性数据和形心计算结果：一2。显然，刚度完全满足要求。位置(表1)。上梁弯曲应力：3有限元分析计算：：50．8MPa有限元法是一种数值近似解法，从数学的观点看，有限元法的基础是变分原理

8、和剖分插值，它是把~<[tr]=60MPa(1)图2经验设计力学模型复杂结构离散为容易分析的简单的有限个单元，这表1截面特性参数表些单元通过有限个节点相互连接，然后根据变形协上梁下梁立柱调条件进行综合求解。惯性矩j／m40．1590．163O．2203．1有限元网格模型横截面积F／m6．5O6_360．387依据在ANSYS中建立的CAD模型(图3)，用立板