基于NXNastran的液压换管机关键零件有限元分析与优化

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1、基于NXNastran的液压换管机关键零件有限元分析与优化徐毅原思聪朱秋菊樊菲1西安建筑科技大学西安7100552中油大地电力通信工程公司廊坊065001摘要：以UGNX为平台，建立了液压换管机整机结构的三维实体模型，并基于NXNastran对其关键零件夹紧块进行了有限元分析与优化，使其结构更合理，减轻了整机重量，具有重要的工程实用价值。关键词：液压换管机；零件；NXNastran；有限元分析；优化中图分类号：THI28文献标识码：A文章编号：1001—0785(2011)06—0070—03Abstract：TakingUGNXastheplatf

2、orm，thepaperestablishesthree—dimensionalsolidmodelofthewholestructureofhydrastaticburster，andbasedonNXNastran，appliesfiniteelementanalysisandoptimizationtothekeypartoftheclampingblock，makingthestructureismorereasonableandreducingthewholemachineweight，beingofimportantpro-jectpra

3、cticalvalue．Keywords：hydrastaticburster；part；NXNastran；finiteelementanalysis；optimization装配模型没有干涉后，对各部件在各种工况下的0引言受力进行分析，并通过NXNastran模块对其关键传统的地下管线施工方法是开挖施工法。这零件夹紧块进行了有限元分析，优化了该零件的种类似“开膛破肚”的施工方法妨碍地面的交通。结构，减轻了其重量。同时开挖施工使路面质量变差，破坏环境，成本l液压换管机描述高。现代的非开挖地下管线施工技术是利用岩土钻掘等技术手段，在不开挖地表的情况下

4、完成地所述的地下管线液压换管机的额定工作拉拔力下管线的铺设、更换及修复的一项施工新技术。为80t，可更换管线的直径范围为q~200—400mm，与传统方法相比较，它是一种环境友好的施工方换管速度为100m／h，经相关的设计计算后，在法，具有不破坏环境、不影响交通、施工周期短、UGNX中建立三维实体模型。液压换管机工作原成本低等优点。本文研究的液压换管机就是一种理：在需要更换的管线的两端分别挖2个工作坑，新型的非开挖设备。用于放置液压换管机、新的管线以及刀具。在安NXNastran是一种简便而功能强大的有限元建置液压换管机时，调整机器的出管中心和旧管中

5、模与分析工具。它提供设计工程师和分析人员进心，使对齐，并保持水平。操纵液压换管机将拉行几何建模设计与分析需要的一种分析环境。结杆一节一节地通过旧管线穿到另一侧的工作坑，构性能的有限元分析是机械设计中的一个重要环在拉杆的头部装上刀具，后部连接新管，操纵液节，其基本步骤为：建立结构的几何模型，约束压换管机往回拉，顺序卸下拉回的拉杆，直至所和受力的简化，有限元网格的生成(处理包括点、有拉杆收回，即完成了旧管线的更换。线、面及体等几何信息，及约束、受力及温度等属液压换管机夹紧块是整机的关键部件，直接性信息)，有限元计算，结果分析及设计改进等。影响整机的工作性

6、能。其主要功能是实现主伸缩本文基于UGNX平台，建立了HG一80T液压液压缸和拉杆间的动力传递。受工作方式和整机换管机整机结构的三维实体模型，在验证了整机结构的限制，夹紧块只能以面接触夹紧的方式实。陕西省自然科学基金(2007E218)一70一《起重运输机械》2011(6)现动力传递。由于本机的设计拉拔力为80t，所以2．2定义材料属性和边界条件所需要的夹紧力很大，这就要求夹紧块在较小的在软件中的材料管理器中新建加紧块的3个体积下能有较大的刚度和强度。因此有必要对其零件的材料“40CrMn”，材料属性设置如下：密度结构性能进行有限元分析。7．9×10

7、kg／mm、弹性模量206GPa、泊松比0．3、屈服强度835MPa、极限抗拉强度980MPa。2夹紧块的有限元分析孔a通过销轴与机架相连，定义孔内表面为夹紧块三维实体模型如图1所示。它由上块“销轴”约束。下块3的半环面通过与拉杆接触来1、下块2以及中间销3组成。上块的孔a通过销实现夹紧功能，定义该半环面“法向简单支撑”轴和机架相连，孔b通过销轴和加紧液压缸相连，约束。销轴2的作用是实现上下2个零件力的传递下块压紧拉杆并将主伸缩缸的输出力传递给拉杆。和方向的校正，因此在销与上下2个零件的3个接触面上定义3个“曲面与曲面接触对”，以实现销的功能。2．3

8、施加载荷夹紧块上的孔b与夹紧液压缸的活塞杆通过销轴连接，因此在孔b的下半圆环面上施加1个“轴承力”载荷，方向