振动落砂机框体疲劳性能及轻量化研究.pdf

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1、振动落砂机框体疲劳性能及轻量化研究ResearchonFatigueCharacterandLight-weightoftheVibratingShakeout’SFrame‘2011年4月合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：铄曰勿合肥通用机械研究院高级工乎师委员：碱帆肇嘲导师：副教授却芗厶哆独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金g里王些太堂或

2、其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：弓欠国殳签字日期：zJll年护牛月衫徊学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金月里王些态堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权金月巴王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：纭佐．签字同期：纠彳年护牛月四日别?却7厶哆签字同期：乃／f年Jq

3、，月z5}同学位论文作者毕业后去向：工作单位：绦k建J丑江莉象，H工钍h稿潲龟电话：96步f乒91．7了7f06通讯地址：；o瓠维州经墙猢钮工业_丞号乜‰韩扣匿编：乙zl口。牛振动落砂机框体疲劳性能及轻量化研究摘要本文以HyperWorks和ANSYS软件为平台建立了某振动落砂机框体的有限元模型，并完成了强度、疲劳性能分析及其轻量化研究。通过分析结果与原结构性能的比较，最终得出了合理的轻量化设计方案，本次论文的主要内容如下：(1)利用HyperWorks软件对振动落砂机框体进行静力学分析，在模拟实际工况下对模型施加约束和载荷，得到框体的应力云图和位移云图，并按第四强度理论对落砂机框体

4、进行了强度校核；利用ANSYS软件对拉力管和电机底板进行疲劳分析，得出它们在规定的循环次数下的疲劳使用系数，取疲劳安全系数为1．3，并最终计算出许用疲劳极限。(2)运用HyperWorks软件中的Optistmet模块对振动落砂机框体进行尺寸优化。取应变能作为结构刚度的倒数，选定振动落砂机框体全部部件的厚度作为设计变量，约束优化后框体材料体积不大于原体积的1．3倍，以应变能最小为目标，对该振动落砂机框体进行尺寸优化，根据优化结果，选定设计变量。在选定设计变量的基础上，约束框体内部应力值小于许用疲劳极限，以框体材料体积最小为目标，对该振动落砂机框体进行尺寸优化，最终完成轻量化研究。(3

5、)校核改进后框体的静态与动态性能。对改进后的落砂机框体结构进行有限元静力分析，得出其最大应力值由原来的72．5MPa下降到了48．0MPa，远小于材料的许用应力。其最大位移为91mm，与改进前的最大位移基本相同。对改进前后的框体结构分别进行模态分析，得出改进前后框体的前12阶固有频率和固有振型。通过对比可以发现：落砂机框体的前6阶属于刚体模态，改进后的落砂机框体的7阶固有频率有所上升，8至12阶固有频率略微下降，但都远离激振频率。说明改进后的落砂机框体的动态性能符合相关要求。关键词：振动落砂机框体；强度；疲劳分析；轻量化ResearchonFatigueCharacterandLig

6、ht-weightoftheVibratingShakeout’sFrameAbstractHyperWorksandANSYSareusedtobuildafiniteelementmodelforthevibratingshakeout’Sframeandanalyzethestrength，fatiguecharacterandlight—weight．Bycomparisonbetweenanalysisresultsandpropertyoforiginalstructure，areasonablelight-weightdesignprogramisproposed．Th

7、emaincontentsofthispaperareasfollowing：HyperWorksisusedtodostaticsanalysisonthevibratingshakeout’Sframeanddisplacementandloadboundaryaredoneonmodelinsimulatedactualconditiontogetthestrengthandstiffnesscontour．Andstrengthofthevibra