本文關(guān)鍵詞：HPR-3048數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：由于數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床具有高效率、高自動化、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點,所以其應(yīng)用越來越廣泛,但是隨著其沖壓速度和沖壓噸位的不斷提高,伴隨而來的振動和噪聲問題也日益突出。機身是整個沖床的支撐基礎(chǔ),是沖床的重要組成部分,所以對于機身的動靜特性和結(jié)構(gòu)優(yōu)化進行研究顯得尤為重要。本文以HPR-3048數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身為研究對象,利用試驗?zāi)B(tài)分析的結(jié)果,對機身的初始有限元模型進行修正,在此基礎(chǔ)之上,利用有限元法對沖床機身的動靜特性、輻射噪聲場進行了研究,并在滿足實際工作要求的前提下,對其進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。具體內(nèi)容如下：1.基于試驗?zāi)B(tài)測試的結(jié)果,對試驗?zāi)Ｐ秃陀邢拊Ｐ瓦M行相關(guān)性分析,并以試驗?zāi)B(tài)分析結(jié)果為參照,以試驗?zāi)B(tài)頻率和模態(tài)振型相關(guān)性MAC值的組合為目標,以有限元模型設(shè)計參數(shù)為修正變量,對沖床機身的有限元模型進行修正。2.分析了機身在公稱力作用下的靜態(tài)響應(yīng),同時利用DEFORM-2D計算了模具沖裁力時間歷程曲線,并以此作為激勵力,研究了機身在循環(huán)周期沖擊力作用下的動態(tài)響應(yīng),分析了動剛度和強度,并通過模態(tài)參與因子找到了其主導(dǎo)模態(tài),為沖床的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了指導(dǎo)。3.對數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床進行了振動測試和空氣噪聲測試,通過兩者的頻率譜分析對比,識別沖床的主要噪聲源。基于聲學(xué)有限元法對數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身的輻射噪聲場進行了數(shù)值模擬仿真,對機身的表面和場點的聲學(xué)量進行了分析。4.基于拓撲優(yōu)化方法,采用四種方案對沖床機身進行優(yōu)化,尋求最佳材料布局：然后利用HyperStudy對沖床機身的各板塊厚度進行參數(shù)化,以約束模態(tài)分析和靜力學(xué)分析的結(jié)果為響應(yīng),進行實驗設(shè)計分析,建立響應(yīng)面,尋求最優(yōu)解。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床 有限元模型修正 瞬態(tài)動力學(xué)分析 輻射噪聲場 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
【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】：2015
【分類號】：TG385.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的國內(nèi)外研究狀況與發(fā)展趨勢11-12
• 1.3 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身結(jié)構(gòu)分析的發(fā)展概況12-13
• 1.4 HPR-3048數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床簡介13-15
• 1.4.1 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的組成及工作原理13-14
• 1.4.2 HPR-3048數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身介紹14-15
• 1.5 課題主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 基于靈敏度分析的沖床機身有限元模型修正17-38
• 2.1 引言17
• 2.2 基于靈敏度分析的有限元模型修正技術(shù)的基本理論和方法17-21
• 2.2.1 模態(tài)分析理論17-18
• 2.2.2 MAC相關(guān)性分析理論18-19
• 2.2.3 靈敏度分析理論基礎(chǔ)19-20
• 2.2.4 有限元模型修正技術(shù)的總體流程20-21
• 2.3 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身有限元模態(tài)分析21-24
• 2.3.1 沖床機身初始有限元模型的建立21-22
• 2.3.2 沖床機身有限元模態(tài)分析22-24
• 2.4 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身的模態(tài)分析試驗設(shè)計24-27
• 2.4.1 模態(tài)試驗實施方案24-25
• 2.4.2 試驗?zāi)B(tài)結(jié)果及其可靠性分析25-27
• 2.5 基于靈敏度分析的有限元模型修正技術(shù)27-37
• 2.5.1 有限元模態(tài)與試驗?zāi)B(tài)振型的相關(guān)性分析27-30
• 2.5.2 固有頻率的靈敏度分析30-33
• 2.5.3 MAC靈敏度分析33
• 2.5.4 基于靈敏度分析的有限元模型修正33-37
• 2.6 本章小結(jié)37-38
• 第三章 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身動靜特性分析38-58
• 3.1 引言38
• 3.2 基本理論38-41
• 3.2.1 瞬態(tài)響應(yīng)分析基本理論38-39
• 3.2.2 沖裁工藝有限元模擬理論基礎(chǔ)39-41
• 3.3 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身靜力學(xué)分析41-45
• 3.3.1 邊界條件和載荷的添加41-42
• 3.3.2 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床強度分析42-43
• 3.3.3 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床剛度分析43-45
• 3.4 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床沖裁力的計算45-48
• 3.4.1 沖床沖裁工藝有限元模型的建立45-46
• 3.4.2 沖裁工藝模擬的結(jié)果分析46-48
• 3.5 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身動態(tài)特性分析48-57
• 3.5.1 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床約束模態(tài)分析48-49
• 3.5.2 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床瞬態(tài)動力學(xué)分析模型的建立49-50
• 3.5.3 沖床整體動應(yīng)力結(jié)果分析50-52
• 3.5.4 沖床整體動剛度結(jié)果分析52-54
• 3.5.5 自動送料橫梁支撐平臺的動剛度分析54-56
• 3.5.6 沖床振動響應(yīng)模態(tài)參與因子分析56-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 第四章 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床噪聲分析58-74
• 4.1 引言58
• 4.2 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床噪聲分析理論基礎(chǔ)58-60
• 4.2.1 輻射噪聲基本理論58-59
• 4.2.2 聲學(xué)有限元法理論基礎(chǔ)59-60
• 4.3 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床振動與噪聲試驗研究60-67
• 4.3.1 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床振動測試60-61
• 4.3.2 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床空氣噪聲測試與分析61-63
• 4.3.3 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床噪聲源分析63-64
• 4.3.4 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床振動測試與噪聲測試頻譜分析64-67
• 4.4 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身輻射噪聲研究67-73
• 4.4.1 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身聲學(xué)有限元模型的建立67-70
• 4.4.2 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身外表面噪聲計算70-71
• 4.4.3 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床場點噪聲計算71-72
• 4.4.4 測試點的數(shù)值仿真聲壓分析72-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 第五章 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計74-94
• 5.1 引言74
• 5.2 拓撲優(yōu)化基本理論74-77
• 5.2.1 拓撲優(yōu)化變密度法的基本思想74-75
• 5.2.2 拓撲優(yōu)化的優(yōu)化準則算法75-77
• 5.3 基于多工況組合柔度指數(shù)最小化的沖床機身拓撲優(yōu)化77-81
• 5.3.1 沖床機身拓撲優(yōu)化模型的建立77-78
• 5.3.2 機身拓撲優(yōu)化方案設(shè)計78-79
• 5.3.3 機身拓撲優(yōu)化結(jié)果分析79-81
• 5.4 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身結(jié)構(gòu)優(yōu)化81-93
• 5.4.1 建立優(yōu)化變量和響應(yīng)82-83
• 5.4.2 試驗設(shè)計及分析83-85
• 5.4.3 建立響應(yīng)面85-87
• 5.4.4 建立優(yōu)化模型87-88
• 5.4.5 優(yōu)化結(jié)果分析88-93
• 5.5 本章小結(jié)93-94
• 第六章 總結(jié)與展望94-96
• 6.1 工作總結(jié)94-95
• 6.2 研究展望95-96
• 致謝96-97
• 參考文獻97-101
• 附錄A：有限元模型修正參數(shù)表和最優(yōu)解101-103
• 附錄B：振動測試點與對應(yīng)噪聲測試點的頻譜圖對比103-105
• 附錄C：沖床機身結(jié)構(gòu)優(yōu)化變量說明和最優(yōu)解105-106
• 附錄D：第1階固有頻率和靜態(tài)最大應(yīng)力相對于厚度的靈敏度106

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