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

【摘要】：多點(diǎn)成形（Multi-point Forming，簡(jiǎn)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(jì)算機(jī)控制基本體群 的高度，形成需要的成形面，實(shí)現(xiàn)板材的無模、快速、柔性成形。 三梁四柱式多點(diǎn)成形壓力機(jī)，是一種主要的多點(diǎn)成形設(shè)備，已研制成功多 臺(tái)。多點(diǎn)成形壓力機(jī)機(jī)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(jì)質(zhì)量將直接影響工作性能和制造成本。機(jī)架的強(qiáng)度和剛度、 可靠性和穩(wěn)定性對(duì)多點(diǎn)成形壓力機(jī)的性能起著重要的作用。對(duì) 3150kN 多點(diǎn)成 形壓力機(jī)機(jī)架的強(qiáng)度和剛度分析是本文的主要研究?jī)?nèi)容之一。 在解決復(fù)雜設(shè)計(jì)問題時(shí)，將有限元法引入到優(yōu)化設(shè)計(jì)中，能從眾多的設(shè)計(jì) 方案中優(yōu)選到最合適的設(shè)計(jì)方案，能大大提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。利用有限 元法和 Sub-problem 優(yōu)化算法，分別對(duì)多點(diǎn)成形壓力機(jī)的工作臺(tái)、活動(dòng)橫梁和 上橫梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，也是本文的主要研究?jī)?nèi)容。 本文的主要研究工作如下： 1）對(duì)有限元分析中若干問題的研究 本文簡(jiǎn)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(jī)機(jī)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(shí)應(yīng)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(píng)判等）。探討了機(jī)架結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化、載荷約束的模擬和有限元模型 的建立方法。 2）多點(diǎn)成形壓力機(jī)機(jī)架的數(shù)值模擬 66 WP=72 摘 要 利用 CAD 軟件建立了機(jī)架的參數(shù)化實(shí)體模型，并進(jìn)行了模型簡(jiǎn)化，將模型 導(dǎo)入有限元軟件中。設(shè)定與實(shí)際工作狀態(tài)相符合的約束條件，進(jìn)行數(shù)值分析， 得出壓力機(jī)上橫梁、工作臺(tái)和立柱螺母等各個(gè)部位的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力、應(yīng)變分布。 3）多點(diǎn)成形壓力機(jī)上橫梁的數(shù)值分析 根據(jù)壓力機(jī)上橫梁的數(shù)值模擬結(jié)果，對(duì)不合理的部位進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)改 進(jìn)。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(jìn)，明顯的提高了上橫梁的整體強(qiáng)度，降低了重量。 4）多點(diǎn)成形壓力機(jī)工作臺(tái)的數(shù)值分析 根據(jù)壓力機(jī)工作臺(tái)各個(gè)部位的數(shù)值模擬結(jié)果，對(duì)不滿足剛度和強(qiáng)度要求的 部位進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)改進(jìn)。在工作臺(tái)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(tái)的開孔圓角半徑對(duì)工作臺(tái)中間部分的強(qiáng)度和上板的強(qiáng)度、位 移的影響，以及中間結(jié)構(gòu)寬度對(duì)上板的強(qiáng)度和剛度的影響。 5）多點(diǎn)成形壓力機(jī)機(jī)架的優(yōu)化設(shè)計(jì) 利用有限元法和 Sub-problem 優(yōu)化算法，編寫了多點(diǎn)成形壓力機(jī)工作臺(tái)、 活動(dòng)橫梁和上橫梁的優(yōu)化程序，對(duì)多點(diǎn)成形壓力機(jī)機(jī)架進(jìn)行了優(yōu)化分析。通過 優(yōu)化設(shè)計(jì)，工作臺(tái)的重量減少了 6.5%，強(qiáng)度提高了 13.2%；活動(dòng)橫梁的重量 減少了 26.4%；上橫梁的重量減少了 1.1%；壓力機(jī)的總重量減少了 10.8％。 從而在設(shè)計(jì)上減少了材料使用量，優(yōu)化效果明顯。
【關(guān)鍵詞】：多點(diǎn)成形壓力機(jī) 有限元法 數(shù)值模擬 優(yōu)化技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：TG385
【目錄】：

• 第一章 緒 論6-14
• 1.1 引 言6-7
• 1.2 壓力機(jī)機(jī)架的發(fā)展現(xiàn)狀7-8
• 1.3 已開發(fā)的多點(diǎn)成形壓力機(jī)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(jiǎn)介9-10
• 1.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(diǎn)11-12
• 1.5 選題意義及主要研究?jī)?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(shì)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(diǎn)成形壓力機(jī)機(jī)架的有限元數(shù)值模擬24-43
• 3.1 用于機(jī)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(jī)架結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)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(jī)架數(shù)值分析與改進(jìn)32-42
• 3.4.1 機(jī)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(jìn)33-36
• 3.4.3 工作臺(tái)的數(shù)值分析與改進(jìn)36-39
• 3.4.4 立柱和螺母的數(shù)值分析與改進(jìn)39-41
• 3.4.5 結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的數(shù)值分析41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第四章 多點(diǎn)成形壓力機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)43-66
• 4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型43-44
• 4.2 對(duì)機(jī)架結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)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(diǎn)成形壓力機(jī)工作臺(tái)的優(yōu)化設(shè)計(jì)48-55
• 4.4.1 建立參數(shù)化工作臺(tái)有限元模型48-49
• 4.4.2 設(shè)計(jì)變量的選取49
• 4.4.3 狀態(tài)變量的選取49-51
• 4.4.4 目標(biāo)函數(shù)的選取51
• 4.4.5 優(yōu)化結(jié)果分析51-55
• 4.5 多點(diǎn)成形壓力機(jī)活動(dòng)橫梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)55-61
• 4.5.1 活動(dòng)橫梁有限元模型的建立55-56
• 4.5.2 目標(biāo)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(jì)變量的選取57
• 4.5.5 優(yōu)化結(jié)果分析57-61
• 4.6 多點(diǎn)成形壓力機(jī)上橫梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)61-65
• 4.6.1 設(shè)計(jì)變量的選取61-62
• 4.6.2 狀態(tài)變量的選取62
• 4.6.3 目標(biāo)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(xiàn)67-70
• 致 謝70-71
• 摘 要71-73
• ABSTRACT73-75
• 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明75

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

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

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

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

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

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

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

7 王東明;多點(diǎn)成形壓力機(jī)機(jī)架有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];吉林大學(xué);2010年

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

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

本文編號(hào)：377870