【摘要】：自二十世紀(jì)九十年代起,水切割與激光、離子束、電子束等合稱現(xiàn)代切割四大高新技術(shù),水切割機(jī)床即是水切割技術(shù)應(yīng)用的代表。增壓器為水切割機(jī)床核心,增壓器關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件在工作時,承受著持續(xù)的周期性交變高壓水壓的作用,其工作性能直接影響整個水切割機(jī)床的工作狀態(tài)。因此,需要對增壓器關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件開展靜力分析、模態(tài)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、疲勞壽命預(yù)測等工作。而關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件具有系列化結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn),針對此特點(diǎn),開發(fā)專用的參數(shù)化分析優(yōu)化系統(tǒng),可以大大減少重復(fù)勞動,提高開發(fā)效率。有限元法是現(xiàn)代零部件設(shè)計中常用的分析方法,國外基于有限元法開發(fā)出眾多成熟商用軟件,典型的有ANSYS、ABAQUS等。一般有限元分析軟件操作較為繁瑣,需要使用人員有一定的理論基礎(chǔ)。針對各個關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件具有相同的結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點(diǎn),本文選擇利用ANSYS提供的二次開發(fā)語言APDL,進(jìn)行參數(shù)化有限元分析優(yōu)化系統(tǒng)的開發(fā),加快CAE分析的速度,縮短產(chǎn)品設(shè)計周期。本課題以企業(yè)提供的水切割機(jī)關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件為研究對象,根據(jù)其零部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分析優(yōu)化需求,利用MFC開發(fā)了水切割機(jī)床關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件參數(shù)化分析優(yōu)化系統(tǒng)。本文具體研究內(nèi)容如下:1.根據(jù)關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件工作特點(diǎn)及使用要求,確定分析及優(yōu)化需求,開展系統(tǒng)需求分析。選擇開發(fā)工具,確定系統(tǒng)工作原理及工作流程,設(shè)計系統(tǒng)整體架構(gòu),設(shè)計系統(tǒng)功能模組。2.根據(jù)關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),確定其參數(shù)化方案,并建立參數(shù)化有限元模型,編寫相應(yīng)的APDL命令流文件。根據(jù)分析優(yōu)化需求,編寫關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件參數(shù)化分析優(yōu)化有限元程序。3.采用MFC在visual studio集成開發(fā)環(huán)境下,根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)、工作原理及流程,編寫相應(yīng)的程序,具體實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件參數(shù)化分析優(yōu)化系統(tǒng)。并設(shè)計了ACCESS數(shù)據(jù)庫,用于存儲系統(tǒng)信息及分析優(yōu)化結(jié)果。最后,根據(jù)企業(yè)提供的關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件幾何參數(shù)及工況,進(jìn)行實(shí)例計算,驗(yàn)證本系統(tǒng)的可行性。CAD設(shè)計完成后,應(yīng)用本系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)存在的問題,而不是在實(shí)驗(yàn)階段才發(fā)現(xiàn),減少了實(shí)驗(yàn)次數(shù)。本系統(tǒng)可以校核關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件的靜強(qiáng)度,計算出固有頻率,疲勞壽命預(yù)測,并實(shí)現(xiàn)輕量化優(yōu)化設(shè)計,解決了關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度校核問題,防止共振現(xiàn)象的發(fā)生,預(yù)測使用壽命,減少了原材料的使用等。
【圖文】：

割機(jī)關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件的設(shè)計具有系列化、規(guī)格化的特點(diǎn)，，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)格產(chǎn)品間主要的區(qū)別在于尺寸的改變和工藝的微調(diào)。在產(chǎn)品開發(fā)過個系列的產(chǎn)品建立有限元模型，則重復(fù)勞動大，效率低。因此，提取數(shù)及載荷和約束，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模，大大提高建模效率，加快分析的設(shè)計周期。本章簡要描述關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件力學(xué)模型及參數(shù)化建模高壓結(jié)構(gòu)件工作特點(diǎn)及要求發(fā)生器是水切割機(jī)床的核心，其是超高壓水產(chǎn)生之處，也是零部件承處。本文以南京大地水刀公司的七個關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件為研究對象，分缸、堵塞、端蓋、高壓鋼管、水開關(guān)閥體和蓄能器。并根據(jù)實(shí)際需要部件開展靜力分析、模態(tài)分析、輕量化優(yōu)化設(shè)計和疲勞分析。高壓結(jié)構(gòu)件幾何模型復(fù)雜，工作環(huán)境差，有多種工況。為了能高效的在不影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性的前提下，需對高壓結(jié)構(gòu)件幾何模型及工。圖 2-1 為關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件實(shí)物圖， 圖 2-2 為高壓系統(tǒng)簡圖。左缸蓋

圖 2-2 高壓系統(tǒng)簡圖表 2.1 關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件 CAD 模型及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)三維 CAD 模型 名稱 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)左缸蓋 左缸蓋一端有螺紋孔，與高壓缸配合，并設(shè)計了與推桿配合通孔。缸蓋通體設(shè)計了四個通孔，以便用拉桿固定其端面，底端設(shè)計有螺紋孔，用于固定在工作臺上。高壓缸 高壓缸整體結(jié)構(gòu)為空心圓柱，兩端設(shè)計有外螺紋，與左缸蓋及端蓋配合。一端設(shè)計有凹槽，用于安裝密封元器件。堵塞 堵塞主要設(shè)計了兩個通路，分別為低壓進(jìn)水口通路和高壓出水口通路，整體外形為階梯圓柱。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG482

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2700305