开式压力机机身的有限元分析及其优化设计

有限元分析和结构优化等CAE技术的应用,对于缩短产品开发周期,提高产品质量,降低制造成本,增强企业竞争力具有重要意义。本论文以开式压力机机身为研究对象,利用有限元分析软件COSMOS/Works作为分析工具,进行有限元静、动态特性分析,并根据分析结果进行机身结构优化设计研究。 论文在详细研究锻压机械机身结构分析的发展现状,以及存在的问题基础上,对开式压力机机身结构和受力特点进行分析,采用模拟加载的方法实现了机身曲轴孔上的载荷分布及其大小确定。 采用四面体实体单元建立机身的三维有限元模型并进行了计算,对机身的变形大小和应力分布进行分析,从而定量确定机身的薄弱环节,并分别用材料力学和有限元两种方法计算了机身的角变形,两种计算结果基本一致。 通过机身各部分结构对机身应力和变形的影响分析,开发了喉口处危险截面进行优化的专用程序,根据分析结果和该截面优化,提出了基于静态结构性能计算的机身优化方案,同时在研究中提出了角变形补偿的概念,计算表明可以有效提高该型号压力机的工作精度。 在模态分析中,计算了机身的前十阶模态,并分析了各阶模态对所研究压力机的影响,在静态优选的基础上进一步优化选择,得出了一种动态性能较好的方案。