多向模鍛液壓機(jī)橫梁的有限元分析

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1、維普資訊http://www.cqvip.com摹2期西安公路學(xué)院學(xué)報(bào)~o1．721989牛6愚Iourna

2、ofXi04IastltuteofHighwayJuilet989多向模鍛液壓機(jī)橫梁的有限元分析米曲慶璋梁興復(fù)摘要本文對多向模鍛液壓機(jī)橫梁用有限元方法進(jìn)行T分析。計(jì)算結(jié)果與理論上的分析是吻合的，并在一些部位與電測結(jié)果進(jìn)行了比較；數(shù)值相近，說明了文中計(jì)算姑果是可信的。在力學(xué)升算模型的建立過程中，詿意到了實(shí)斥情況和經(jīng)濟(jì)性，充分剞甩結(jié)構(gòu)的對稱條件，太大縮小了算題的規(guī)摸，使計(jì)算費(fèi)甩成倍地下降。文中

3、認(rèn)為沿用材料力學(xué)初等理論，進(jìn)行類似橫橋的計(jì)算分析，是相當(dāng)粗糙的，不可取的。關(guān)鍵詞：模鍛液壓機(jī)，橫梁，有限單元法，模型電測1前言由于航空工業(yè)、航天工業(yè)等高科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國從70年代中期開展了對大噸位多向模鍛液壓機(jī)的研制由于該設(shè)備是在重載下工作，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此對本體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度提出了較高的要求。為了研制大噸位液壓機(jī)，設(shè)計(jì)制造了一臺模型樣機(jī)，并由國家下達(dá)了對該樣機(jī)的強(qiáng)度研究誅題。本文的工作是該·題的一部分。對如此龐大復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，盔整體上進(jìn)行分析，即使借助最先進(jìn)的電子計(jì)算機(jī)的幫助，也是無能為力的

4、(計(jì)算機(jī)容量、上機(jī)計(jì)算時(shí)間的限制)。于是只能對各個(gè)零部件(框架、橫梁、液壓缸等，分別進(jìn)行計(jì)算分析。本文對該設(shè)備的關(guān)鍵零部件一一活動(dòng)橫梁中的一塊，進(jìn)行了較詳細(xì)的分析，大噸位液壓機(jī)橫梁往往是由三塊或四塊鑄造梁體，用預(yù)緊螺栓組裝而成的結(jié)構(gòu)形式。這類組臺式橫梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度研究，在六十年代初就引起了我國有關(guān)單位的注意。作者班六十年代初期，用有限差分方法，試圖解決組合式橫梁之問力的傳遞問題(實(shí)際上這是一個(gè)復(fù)雜的@Herty型接觸’問題)，并進(jìn)而應(yīng)用彈性力學(xué)方法近似地求解了各個(gè)粱的應(yīng)力?。這種方法曾被用于清華大學(xué)

5、一研究生論文(1964年研09Zg-)。，液壓機(jī)組合橫梁的每一塊梁體往往采用厚壁箱形結(jié)構(gòu)或工字型截面結(jié)構(gòu)這樣一些結(jié)構(gòu)的計(jì)算都涉及到彈性力學(xué)空間問題的分析，同時(shí)結(jié)構(gòu)又是很不規(guī)則，載旆條件和邊界條件也．是非常復(fù)雜的，要想在理論上通過簡化，來進(jìn)行計(jì)算分析，幾乎下可能的，或者由于極度·該文于i986年1i月3日在中國機(jī)被工程學(xué)會機(jī)械設(shè)計(jì)與傳動(dòng)學(xué)會召開的第=屆壘國機(jī)械零件計(jì)算方法學(xué)術(shù)聾設(shè)上披選為土?xí)?bào)告論文．維普資訊http://www.cqvip.com曲慶璋等：多向模鍛液壓機(jī)橫采的有限元分新4I的簡化(

6、如將其看為一個(gè)材料力學(xué)中的梁來計(jì)算)，造成極大的失真，而可能將導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。但是由于有限元方法的應(yīng)用和電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，為解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度分析，提供了強(qiáng)有力的手段。在建立力學(xué)計(jì)算模型時(shí)，如果能充舟運(yùn)用結(jié)構(gòu)的對稱性條件(自然界和工程結(jié)構(gòu)普遍具有宏觀對稱性)，就有可能只計(jì)算結(jié)構(gòu)的二分之一或四分之一，同時(shí)在結(jié)構(gòu)對稱面上，施加相應(yīng)的變形約束條件。這樣對任意裁荷情況，能夠根據(jù)彈性力學(xué)疊加原理，將其看為對稱載荷和反對稱載荷的各種不同疊加(在計(jì)算機(jī)上，各種結(jié)果的疊加是十_÷方便的)。從而縮小算題的規(guī)

7、模，而使計(jì)算機(jī)主機(jī)運(yùn)行時(shí)間大幅度下降，隨之計(jì)算費(fèi)用也會成倍地下降。同時(shí)這樣處理以后，可以減少準(zhǔn)備原始數(shù)據(jù)的工作量，能有效地避免和少出人為：X的差錯(cuò)。／本文利用有限單元法及結(jié)構(gòu)分析程序，。犟——l在大型電子計(jì)算機(jī)上，對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算＼＼、l分析，并同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場電測結(jié)果進(jìn)行了比X：：米較?！喝2結(jié)構(gòu)簡化及計(jì)算模型的建立該活動(dòng)橫梁的示意圖如圖1，它由四塊組成(二個(gè)相同的中梁，二個(gè)相同的側(cè)粱)，裱壓缸通過柱塞施加到中梁上的力P=65oookgf，又通過墊板俜遞到所要鍛造的工件上。因此在中梁的下表面有

8、工件的變形抗力作用其上(g=480kgf／cmz)。另外在兩塊中粱之聞和二個(gè)側(cè)梁之間均有拉緊螺栓把臺，這樣，在相應(yīng)的把臺部位和接觸部位，還作用有螺栓的預(yù)緊力(螺母的壓力)o工件的變形抗力，可能永遠(yuǎn)是均勻無偏心地作用在中梁上，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮鍛造工藝的要求，給出了最大的縱向偏心和橫向偏心。這樣一來，就有無偏心，縱向偏心和橫向偏心等不同工作情況。從上面該組合梁的五載情況可見，加于它上面的外載荷幾乎都是由中架來承擔(dān)的，因此它是關(guān)鍵的零件。本文針對中梁進(jìn)行了較詳細(xì)的分析。從圖1可見該梁有二個(gè)對稱面，充分利用結(jié)

9、構(gòu)的對稱性，只要對一塊中梁的二分之一進(jìn)行分析就可以了。對無偏心載荷情況按對稱條件處理，而在偏心載荷情況則按對稱和反對稱的疊加來處理(彈性力學(xué)疊加原理)o這樣就使問題得以簡化，從而能獲得比較顯著的經(jīng)濟(jì)效益。否則即使對這樣一個(gè)組合式糖粱進(jìn)行整體分析也是相當(dāng)困難的，甚至不可能的維普資訊http://www.cqvip.com42抽鹋年第2期西安公路學(xué)院學(xué)報(bào)凰2給出了一塊中槊二分之～·的示意圖。粱上除螺孔(拉緊螺檢)外，在中間有一方形孔田2遒，可見它是一個(gè)厚壁箱形結(jié)構(gòu)，為一個(gè)三維的空間彈性