多向模锻液压机横梁的有限元分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com摹2期西安公路学院学报~o1．721989牛6愚Iourna

2、ofXi04IastltuteofHighwayJuilet989多向模锻液压机横梁的有限元分析米曲庆璋梁兴复摘要本文对多向模锻液压机横梁用有限元方法进行T分析。计算结果与理论上的分析是吻合的，并在一些部位与电测结果进行了比较；数值相近，说明了文中计算姑果是可信的。在力学升算模型的建立过程中，诖意到了实斥情况和经济性，充分剞甩结构的对称条件，太大缩小了算题的规摸，使计算费甩成倍地下降。文中

3、认为沿用材料力学初等理论，进行类似横桥的计算分析，是相当粗糙的，不可取的。关键词：模锻液压机，横梁，有限单元法，模型电测1前言由于航空工业、航天工业等高科学技术的发展，我国从70年代中期开展了对大吨位多向模锻液压机的研制由于该设备是在重载下工作，且结构复杂，因此对本体结构的强度和刚度提出了较高的要求。为了研制大吨位液压机，设计制造了一台模型样机，并由国家下达了对该样机的强度研究诛题。本文的工作是该·题的一部分。对如此庞大复杂的结构，盔整体上进行分析，即使借助最先进的电子计算机的帮助，也是无能为力的

4、(计算机容量、上机计算时间的限制)。于是只能对各个零部件(框架、横梁、液压缸等，分别进行计算分析。本文对该设备的关键零部件一一活动横梁中的一块，进行了较详细的分析，大吨位液压机横梁往往是由三块或四块铸造梁体，用预紧螺栓组装而成的结构形式。这类组台式横梁结构的强度研究，在六十年代初就引起了我国有关单位的注意。作者班六十年代初期，用有限差分方法，试图解决组合式横梁之问力的传递问题(实际上这是一个复杂的@Herty型接触’问题)，并进而应用弹性力学方法近似地求解了各个粱的应力⋯。这种方法曾被用于清华大学

5、一研究生论文(1964年研09Zg-)。，液压机组合横梁的每一块梁体往往采用厚壁箱形结构或工字型截面结构这样一些结构的计算都涉及到弹性力学空间问题的分析，同时结构又是很不规则，载旆条件和边界条件也．是非常复杂的，要想在理论上通过简化，来进行计算分析，几乎下可能的，或者由于极度·该文于i986年1i月3日在中国机被工程学会机械设计与传动学会召开的第=届垒国机械零件计算方法学术聋设上披选为土会报告论文．维普资讯http://www.cqvip.com曲庆璋等：多向模锻液压机横采的有限元分新4I的简化(

6、如将其看为一个材料力学中的梁来计算)，造成极大的失真，而可能将导致灾难性的后果。但是由于有限元方法的应用和电子计算机的发展，为解决复杂结构的强度、刚度分析，提供了强有力的手段。在建立力学计算模型时，如果能充舟运用结构的对称性条件(自然界和工程结构普遍具有宏观对称性)，就有可能只计算结构的二分之一或四分之一，同时在结构对称面上，施加相应的变形约束条件。这样对任意裁荷情况，能够根据弹性力学叠加原理，将其看为对称载荷和反对称载荷的各种不同叠加(在计算机上，各种结果的叠加是十_÷方便的)。从而缩小算题的规

7、模，而使计算机主机运行时间大幅度下降，随之计算费用也会成倍地下降。同时这样处理以后，可以减少准备原始数据的工作量，能有效地避免和少出人为：X的差错。／本文利用有限单元法及结构分析程序，。犟——l在大型电子计算机上，对该结构进行了计算＼＼、l分析，并同结构的现场电测结果进行了比X：：米较。’梁圈l2结构简化及计算模型的建立该活动横梁的示意图如图1，它由四块组成(二个相同的中梁，二个相同的侧粱)，裱压缸通过柱塞施加到中梁上的力P=65oookgf，又通过垫板俜递到所要锻造的工件上。因此在中梁的下表面有

8、工件的变形抗力作用其上(g=480kgf／cmz)。另外在两块中粱之闻和二个侧梁之间均有拉紧螺栓把台，这样，在相应的把台部位和接触部位，还作用有螺栓的预紧力(螺母的压力)o工件的变形抗力，可能永远是均匀无偏心地作用在中梁上，在设计时考虑锻造工艺的要求，给出了最大的纵向偏心和横向偏心。这样一来，就有无偏心，纵向偏心和横向偏心等不同工作情况。从上面该组合梁的五载情况可见，加于它上面的外载荷几乎都是由中架来承担的，因此它是关键的零件。本文针对中梁进行了较详细的分析。从图1可见该梁有二个对称面，充分利用结

9、构的对称性，只要对一块中梁的二分之一进行分析就可以了。对无偏心载荷情况按对称条件处理，而在偏心载荷情况则按对称和反对称的叠加来处理(弹性力学叠加原理)o这样就使问题得以简化，从而能获得比较显著的经济效益。否则即使对这样一个组合式糖粱进行整体分析也是相当困难的，甚至不可能的维普资讯http://www.cqvip.com42抽鹋年第2期西安公路学院学报凰2给出了一块中槊二分之～·的示意图。粱上除螺孔(拉紧螺检)外，在中间有一方形孔田2遒，可见它是一个厚壁箱形结构，为一个三维的空间弹性