液压机工作台的轻量化设计

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1、指导教师：谢峰扈静液压机工作台的轻量化设计班级：08机械三班学生：陈飞虎学号：08210010344内容：建立基于ANSYS的YH27-1250EI-120型液压机工作台的有限元模型，模拟工作台工作时的实际工况对其进行应力、变形分析，给出了不同板厚模型在多种约束和载荷作用下的有限元分析结果，并根据这些分析结果进行优化设计，得出最合适的约束和载荷作用以及最佳的板厚，同时运用拓扑优化的方法对工作台结构作进一步改进，减少了液压机工作台的体积和重量。意义：在保证液压机工作台工作需要和使用寿命的前提下，减少了工作中的能量损耗，提高了钢材利用率。这种分析方法为

2、液压机工作台的轻量化设计提供了方法和思路。设计的内容及意义论文的结构和主要内容第一部分工作台的理论分析及基于ANSYS的有限元分析1.传统设计下工作台的分析将工作台简化为线弹性范畴内的薄板模型，进而按照等厚度薄板的小挠度弯曲问题的进行计算，分别计算薄板四边简支和四边全约束两种情况下的结果。四边简支四边全约束论文的结构和主要内容2.薄板模型的有限元分析在ANSYS中创建一个矩形面，模拟等厚度薄板的小挠度弯曲问题进行有限元计算，得到四边简支和四边全约束两种约束方式下的应力、位移云图。a）四边简支应力云图b）四边简支位移云图c）四边全约束应力云图d）四边

3、全约束位移云图论文的结构和主要内容3.传统设计方法与有限元法比较结论：（1）传统计算方法中不同约束方式下的薄板模型计算结果相差较大。（2）有限元分析方法中不同的约束方式下的计算结果相差也较大。（3）传统计算方法与有限元分析方法在同样的约束条件下的计算结果相差很小，这充分验证了有限元方法的正确性。论文的结构和主要内容第二部分液压机工作台的有限元分析1.Pro/E下建立工作台模型在Pro/E中建立工作台的三维实体几何模型，考虑有限元分析的需要，因而有必要对工作台的几何模型进行必要的优化处理，即取300mm板厚的工作台1/4作为简化得到的液压机工作台的几

4、何模型。论文的结构和主要内容2.面载荷约束及对称约束选择液压机满载时的最危险工况进行分析，该液压机的公称压力为1250t，均布面载；由于只选取工作台整体结构的1/4结构进行分析，因而需施加对称约束。论文的结构和主要内容3.分网精度的确定统一用底面边线的全约束方式下计算结果的应力值作为参照比较的依据，分别计算得到分网精度分别为10、9、8、7、6时的最大应力结果，最终确定整体分网精度为7级精度。不同精度应力值曲线图论文的结构和主要内容4.位移约束的确定提出四种可行的约束方案：①工作台底面内板内边线四边简支②工作台底面内板内边线四边全约束③工作台底面内

5、板底面四边简支④工作台底面内板底面四边全约束最终确定工作台底面内板底面四边简支的约束方式作为工作台的位移约束方式。a）底面简支位移云图b）底面简支应力云图论文的结构和主要内容第三部分液压机工作台的初步轻量化及改进1.上板轻量化分别计算了厚度为340mm、320mm、300mm、290mm及280mm的有限元结果，发现厚度减薄到280mm时已超过150Mpa限制，故再增加5mm，但还是超过限制。最终，选择290mm作为轻量化结果。a）厚度290mm时的应力云图b）厚度290mm时的位移云图论文的结构和主要内容2.筋板位置改进考虑采用拓扑优化的方法探究

6、工作台内外板之间合理的材料分布，从而为筋板位置的优化改进提供指导和依据。论文的结构和主要内容第四部分液压机工作台的拓扑优化及最终轻量化1.工作台的拓扑优化分别定义去除材料百分比为30％、50％、80％，进行分析对比，得出拓扑优化结果：①短边上筋板可以考虑向边缘移动一些。②工作台长边上靠近短边的筋板再向短边移动一些。a）去除材料50%单元伪密度图b）去除材料50%拓扑优化结果论文的结构和主要内容2.轻量化的最终结果为：（1）减少工作台与下横梁上垫板配合工作部分尺寸的厚度为290mm。（2）工作台长边上靠近短边的筋板再向短边移动40mm。（3）工作台短

7、边上的筋板向边缘移动50mm。全文总结现代轻量化技术是集轻量化设计、轻量化材料、轻量化制造技术于一体的。重视轻量化结构优化设计和材料回收利用技术，努力降低轻量化材料的综合成本，在政府、生产商和消费者的共同努力下，实现节能、环保、安全的目标，促进可持续发展。大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够顺利完成，要特别感谢我的导师谢峰及扈静老师，感谢各位系的老师的关心和帮助。最后向所有关心和帮助过我的人表示真心的感谢。致谢