本文關(guān)鍵詞：多點成形壓力機機架結(jié)構(gòu)的有限元數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多點成形（Multi-point Forming，簡稱 MPF）是一種新的板材成形方法， 其原理是將傳統(tǒng)的整體沖壓模具分解為很多離散的小模具單元，，然后用一系列 規(guī)則排列、高度可調(diào)的基本體代替這些小模具單元。通過計算機控制基本體群 的高度，形成需要的成形面，實現(xiàn)板材的無模、快速、柔性成形。 三梁四柱式多點成形壓力機，是一種主要的多點成形設(shè)備，已研制成功多 臺。多點成形壓力機機架作為成形設(shè)備的基礎(chǔ)支撐部件，在工作過程中承受全 部工作載荷，其設(shè)計質(zhì)量將直接影響工作性能和制造成本。機架的強度和剛度、 可靠性和穩(wěn)定性對多點成形壓力機的性能起著重要的作用。對 3150kN 多點成 形壓力機機架的強度和剛度分析是本文的主要研究內(nèi)容之一。 在解決復雜設(shè)計問題時，將有限元法引入到優(yōu)化設(shè)計中，能從眾多的設(shè)計 方案中優(yōu)選到最合適的設(shè)計方案，能大大提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。利用有限 元法和 Sub-problem 優(yōu)化算法，分別對多點成形壓力機的工作臺、活動橫梁和 上橫梁進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，也是本文的主要研究內(nèi)容。 本文的主要研究工作如下： 1）對有限元分析中若干問題的研究 本文簡要闡述了有限單元法的基本原理、空間彈性問題的基本方程和空間 問題的有限元法。探討了用于壓力機機架分析的單元類型的選擇，以及有限元 分析中劃分網(wǎng)格時應遵循的原則（如網(wǎng)格數(shù)量、網(wǎng)格疏密、單元階次的選取和 網(wǎng)格質(zhì)量的評判等）。探討了機架結(jié)構(gòu)的簡化、載荷約束的模擬和有限元模型 的建立方法。 2）多點成形壓力機機架的數(shù)值模擬 66 WP=72 摘 要 利用 CAD 軟件建立了機架的參數(shù)化實體模型，并進行了模型簡化，將模型 導入有限元軟件中。設(shè)定與實際工作狀態(tài)相符合的約束條件，進行數(shù)值分析， 得出壓力機上橫梁、工作臺和立柱螺母等各個部位的節(jié)點應力、應變分布。 3）多點成形壓力機上橫梁的數(shù)值分析 根據(jù)壓力機上橫梁的數(shù)值模擬結(jié)果，對不合理的部位進行了整體結(jié)構(gòu)改 進。在上橫梁中間結(jié)構(gòu)的立柱孔周圍添加了支撐板；減小了中心液壓缸周圍支 撐板的高度。通過結(jié)構(gòu)改進，明顯的提高了上橫梁的整體強度，降低了重量。 4）多點成形壓力機工作臺的數(shù)值分析 根據(jù)壓力機工作臺各個部位的數(shù)值模擬結(jié)果，對不滿足剛度和強度要求的 部位進行了整體結(jié)構(gòu)改進。在工作臺上板的下端增加了支撐板，使整體剛度得 到了提高。 歸納了工作臺的開孔圓角半徑對工作臺中間部分的強度和上板的強度、位 移的影響，以及中間結(jié)構(gòu)寬度對上板的強度和剛度的影響。 5）多點成形壓力機機架的優(yōu)化設(shè)計 利用有限元法和 Sub-problem 優(yōu)化算法，編寫了多點成形壓力機工作臺、 活動橫梁和上橫梁的優(yōu)化程序，對多點成形壓力機機架進行了優(yōu)化分析。通過 優(yōu)化設(shè)計，工作臺的重量減少了 6.5%，強度提高了 13.2%；活動橫梁的重量 減少了 26.4%；上橫梁的重量減少了 1.1%；壓力機的總重量減少了 10.8％。 從而在設(shè)計上減少了材料使用量，優(yōu)化效果明顯。
【關(guān)鍵詞】：多點成形壓力機 有限元法 數(shù)值模擬 優(yōu)化技術(shù)
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2004
【分類號】：TG385
【目錄】：

• 第一章 緒 論6-14
• 1.1 引 言6-7
• 1.2 壓力機機架的發(fā)展現(xiàn)狀7-8
• 1.3 已開發(fā)的多點成形壓力機8-9
• 1.4 基于有限元的優(yōu)化技術(shù)9-12
• 1.4.1 有限元軟件簡介9-10
• 1.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計中的優(yōu)化技術(shù)10-11
• 1.4.3 有限元優(yōu)化技術(shù)11
• 1.4.4 有限元方法中優(yōu)化技術(shù)的特點11-12
• 1.5 選題意義及主要研究內(nèi)容12-14
• 第二章 有限元法理論14-24
• 2.1 有限單元法的基本原理14-15
• 2.2 空間彈性問題的基本方程15-20
• 2.2.1 微分方程15-18
• 2.2.2 虛位移原理與最小勢能原理18-20
• 2.3 空間問題的有限元法20-23
• 2.3.1 空間四面體單元20-23
• 2.3.2 空間問題的總平衡方程23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 多點成形壓力機機架的有限元數(shù)值模擬24-43
• 3.1 用于機架數(shù)值模擬的單元的選擇24-26
• 3.2 劃分有限元網(wǎng)格26-28
• 3.3 有限元模型的建立及求解分析28-32
• 3.3.1 機架結(jié)構(gòu)的簡化模型28-30
• 3.3.2 材料參數(shù)30
• 3.3.3 模型的建立30
• 3.3.4 載荷的條件30-31
• 3.3.5 約束的條件31-32
• 3.3.6 求解分析與后處理32
• 3.4 機架數(shù)值分析與改進32-42
• 3.4.1 機架整體的數(shù)值分析32-33
• 3.4.2 上橫梁的數(shù)值分析與改進33-36
• 3.4.3 工作臺的數(shù)值分析與改進36-39
• 3.4.4 立柱和螺母的數(shù)值分析與改進39-41
• 3.4.5 結(jié)構(gòu)改進后的數(shù)值分析41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第四章 多點成形壓力機機架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計43-66
• 4.1 優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型43-44
• 4.2 對機架結(jié)構(gòu)有限元模型進行約束優(yōu)化的基本原理44-46
• 4.2.1 約束優(yōu)化44-45
• 4.2.2 約束優(yōu)化的基本原理45-46
• 4.3 有限元軟件中提供的優(yōu)化算法46-48
• 4.3.1 有限元軟件優(yōu)化算法的一般過程46-47
• 4.3.2 子問題(Sub-problem)優(yōu)化算法47-48
• 4.4 多點成形壓力機工作臺的優(yōu)化設(shè)計48-55
• 4.4.1 建立參數(shù)化工作臺有限元模型48-49
• 4.4.2 設(shè)計變量的選取49
• 4.4.3 狀態(tài)變量的選取49-51
• 4.4.4 目標函數(shù)的選取51
• 4.4.5 優(yōu)化結(jié)果分析51-55
• 4.5 多點成形壓力機活動橫梁的優(yōu)化設(shè)計55-61
• 4.5.1 活動橫梁有限元模型的建立55-56
• 4.5.2 目標函數(shù)的選取56
• 4.5.3 狀態(tài)變量的選取56-57
• 4.5.4 設(shè)計變量的選取57
• 4.5.5 優(yōu)化結(jié)果分析57-61
• 4.6 多點成形壓力機上橫梁的優(yōu)化設(shè)計61-65
• 4.6.1 設(shè)計變量的選取61-62
• 4.6.2 狀態(tài)變量的選取62
• 4.6.3 目標函數(shù)的選取62
• 4.6.4 優(yōu)化結(jié)果分析62-65
• 4.7 本章小結(jié)65-66
• 第五章 結(jié)論與展望66-67
• 參考文獻67-70
• 致 謝70-71
• 摘 要71-73
• ABSTRACT73-75
• 吉林大學碩士學位論文原創(chuàng)性聲明75

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉營營;;液壓剪板機刀架結(jié)構(gòu)架改進[J];現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備;2012年03期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 馬占義;新型鋁錠碼垛機械手動靜態(tài)性能分析與優(yōu)化[D];蘭州理工大學;2009年

2 郝潔;板材多點成形中回彈的數(shù)值分析及補償研究[D];內(nèi)蒙古科技大學;2011年

3 劉廣君;液壓鐓鍛機的本體結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化[D];燕山大學;2006年

4 周鵬;雙錐輥輾壓機機架結(jié)構(gòu)的有限元分析[D];武漢理工大學;2007年

5 劉春;鋁錠連續(xù)鑄造機支承件的穩(wěn)定性分析[D];蘭州理工大學;2008年

6 曾紅;小型薄板件剛度測試儀關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱理工大學;2008年

7 王東明;多點成形壓力機機架有限元分析及優(yōu)化設(shè)計[D];吉林大學;2010年

8 郝潔;板材多點成形中回彈的數(shù)值分析及補償研究[D];內(nèi)蒙古科技大學;2011年

  本文關(guān)鍵詞：多點成形壓力機機架結(jié)構(gòu)的有限元數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：377870