正交膠合木(cross-laminated timber,CLT)是一種新型的工程木產(chǎn)品,壓制是生產(chǎn)CLT的重要工序,由于CLT產(chǎn)品幅面大,壓制所需壓力大,需要專用壓機。國內(nèi)鮮有與正交膠合木壓機設(shè)計相關(guān)的研究報導(dǎo),面對CLT產(chǎn)品日益廣闊的市場前景,亟需一套成熟的正交膠合木壓機的設(shè)計方法。本文以大型正交膠合木壓機為設(shè)計和研究對象,在正交膠合木壓機設(shè)計方法研究的道路上邁出嘗試性的一步。本文對大型正交膠合木壓機的機身和上壓板進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計,通過對機身和各關(guān)鍵零部件進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析,找出了結(jié)構(gòu)薄弱的環(huán)節(jié)和優(yōu)化方向,之后基于Isight軟件,對上壓板和上橫梁進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,改進(jìn)了結(jié)構(gòu),減輕了重量,最后為壓機設(shè)計了專用的液壓系統(tǒng)。本文完成的主要工作內(nèi)容如下:(1)闡明了正交膠合木壓機設(shè)計的研究背景和意義,分析了液壓機的基本結(jié)構(gòu)和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,并總結(jié)了結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和優(yōu)化設(shè)計方法在液壓機設(shè)計過程中的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀。(2)確定正交膠合木壓機的整體設(shè)計方案,分別設(shè)計上橫梁、下橫梁、立柱和拉桿的結(jié)構(gòu),確定形狀尺寸,利用材料力學(xué)方法明確各關(guān)鍵零部件的受力情況,并對各關(guān)鍵零部件進(jìn)行強度和剛度校核。(3)利用有限元分析軟件ABAQUS對上壓板與木材的接觸狀況進(jìn)行了有限元分析,得到木材與上壓板接觸面上的壓力分布情況。利用三維建模軟件CATIA對初步設(shè)計的機身各零部件進(jìn)行建模,利用有限元分析軟件ABAQUS對公稱載荷作用下的機身結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析。結(jié)果表明,各關(guān)鍵零部件的強度和剛度均滿足設(shè)計要求。(4)探究利用優(yōu)化設(shè)計平臺Isight集成三維建模軟件CATIA與有限元分析軟件ABAQUS,實現(xiàn)三維模型重建與有限元分析、數(shù)據(jù)讀取與傳遞、近似模型構(gòu)建與優(yōu)化等功能一體化集成的方法。對上壓板進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計,優(yōu)化后木材上表面壓力分布的偏差由17.9%降為7.0%,壓力分布更加均勻。對上橫梁進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,優(yōu)化后的上橫梁在滿足強度和剛度要求的條件下減重22.2%。(5)設(shè)計正交膠合木壓機的主液壓系統(tǒng),運用主壓力油路、副充液油路和泄壓控制油路的相互連通實現(xiàn)壓板的下降、加壓、保壓、補壓、泄壓和壓板上升六種工作狀態(tài)。通過應(yīng)用液壓元器件,使保壓壓力穩(wěn)定,且系統(tǒng)發(fā)熱少。該液壓系統(tǒng)功能豐富、結(jié)構(gòu)簡單、效率高、節(jié)能環(huán)保。本文研究設(shè)計的正交膠合木壓機滿足使用要求,結(jié)構(gòu)簡單,安全可靠。研究過程中提出了以表面壓力分布均勻程度為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計方法,探究了Isight集成CATIA與ABAQUS的方法。本文的設(shè)計與研究為本壓機后續(xù)研發(fā)奠定了堅實的基礎(chǔ),為同類液壓機的設(shè)計提供一定的借鑒,為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供一種新的方法。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TS64
【部分圖文】：

機身結(jié)構(gòu)主要由上橫梁、下橫梁、立柱、拉桿和鎖緊螺母等零部件組成。圖2.1 為初步設(shè)計的正交膠合木壓機機身結(jié)構(gòu)的簡化示意圖。液壓缸個數(shù)過少會在產(chǎn)生局部集中的壓力，剛度相差較大的鋼材和木材相接觸，會出現(xiàn)明顯的受力不均，因此使用多個液壓缸均勻分布可以使壓制力更加均勻。同時，考慮到整機的空間限制，液壓缸的數(shù)量也不宜過多。因此，本文研究的正交膠合木壓機共采用 15 個液壓缸。為降低大尺寸壓機機身結(jié)構(gòu)的制造難度，每三個液壓缸組成一排，與一個上橫梁和一組左右立柱組成一套單框架結(jié)構(gòu)。5 套單框架結(jié)構(gòu)分別和整體的下橫梁

第 2 章 正交膠合木壓機機身結(jié)構(gòu)設(shè)計11圖 2.2 上橫梁結(jié)構(gòu)圖2.2.2 上橫梁強度剛度校核（1）計算最大彎矩認(rèn)為每個油缸的作用力作用在支撐臺肩的兩個半圓環(huán)重心上，將上橫梁簡化為簡支梁進(jìn)行受力分析，計算模型如圖 2.3 所示。圖 2.3 上橫梁受力簡圖可以根據(jù)計算模型可以得到上橫梁的剪力圖和彎矩圖，進(jìn)而得到上橫梁受到的最大彎矩。中間截面的最大彎矩為max( )2 2F l DM Faπ= + ······························ （2.1）式中：F ——液壓缸的校核壓力，為 1.7×106N；D ——液壓缸施力圓環(huán)直徑，m；l —— 立柱間距即校核梁支點間距離，m；a —— 側(cè)缸中心距支點水平距離，m。由式（2.1）可得max=M 3520700 N m。（2）計算慣性矩上橫梁中心截面附近彎矩最大，且中心截

圖 2.3 上橫梁受力簡圖可以根據(jù)計算模型可以得到上橫梁的剪力圖和彎矩圖，進(jìn)而得到上橫梁受到。中間截面的最大彎矩為max( )2 2F l DM Faπ= + ······························ （：F ——液壓缸的校核壓力，為 1.7×106N；D ——液壓缸施力圓環(huán)直徑，m；l —— 立柱間距即校核梁支點間距離，m；a —— 側(cè)缸中心距支點水平距離，m。由式（2.1）可得max=M 3520700 N m。（2）計算慣性矩上橫梁中心截面附近彎矩最大，且中心截面處面積小，是上橫梁強度最薄弱的
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;世界最高木制建筑建成[J];江西建材;2019年03期

2 楊會峰;朱文祥;郝建東;徐偉;;體外預(yù)應(yīng)力膠合木梁抗彎性能試驗研究[J];南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2016年05期

3 張婷婷;孫巧;孫雪敏;史佳文;丁智鵬;衛(wèi)佩行;王建和;;正交膠合木的研究現(xiàn)狀及國產(chǎn)化展望[J];林業(yè)機械與木工設(shè)備;2017年01期

4 郭楠;陳慧慧;趙婷婷;;可調(diào)控配筋膠合木梁蠕變模型研究綜述[J];山西建筑;2017年09期

5 郭楠;張平陽;左宏亮;;預(yù)應(yīng)力膠合木梁受彎性能的有限元分析[J];山西建筑;2017年08期

6 周巍宇;;落葉松膠合木銷槽承壓強度影響因素研究[J];中外建筑;2017年06期

7 左宏亮;邱一桐;;錨固裝置對配筋膠合木梁受彎性能影響[J];山西建筑;2017年13期

8 左宏亮;付丁虬;邱一桐;郭楠;;配筋形式對配筋膠合木梁受彎性能影響試驗[J];沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2017年04期

9 曾昭日;;增強膠合木直梁的受彎性能研究綜述[J];廣東建材;2017年08期

10 陳冠華;劉琦;曾憲沂;周啟哲;洪浩凱;劉方舟;;重組竹板增強膠合木梁研究[J];山西建筑;2015年34期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 王智豐;大跨膠合木拱橋人致振動分析及其優(yōu)化控制[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2018年

2 楊昕卉;鋼板增強膠合木梁受彎性能及設(shè)計方法研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2016年

3 曹磊;落葉松膠合木梁力學(xué)性能研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2017年

4 邱立鵬;濕度變化和荷載作用下膠合木曲梁的工作性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 周華樟;旋切板膠合木的蠕變及其對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

6 凌志彬;膠合木植筋節(jié)點粘結(jié)錨固與抗震性能研究[D];東南大學(xué);2015年

7 龔迎春;國產(chǎn)日本落葉松正交膠合木制備工藝及力學(xué)性能評價[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2017年

8 郭瑩潔;興安落葉松成熟材及其結(jié)構(gòu)指接膠合木力學(xué)性質(zhì)預(yù)測模型[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 曹勇;大型正交膠合木壓機設(shè)計與優(yōu)化研究[D];吉林大學(xué);2019年

2 張競崢;膠合木梁變幅疲勞性能試驗研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2019年

3 楊濤;膠合木廊橋整體結(jié)構(gòu)與T梁受力性能研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2019年

4 牛東;鋼夾板-螺栓連接膠合木梁抗彎性能試驗研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2019年

5 劉陳誠;小跨高比膠合木梁受彎性能及增強試驗研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2019年

6 李楊;膠合木聲發(fā)射信號及其傳播特性研究[D];西南林業(yè)大學(xué);2018年

7 蔡郭圣;內(nèi)嵌BFRP筋增強膠合木梁受彎性能試驗研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2018年

8 曾昭日;一種層疊梁單元的鋼/FRP板增強膠合木梁受彎性能分析研究[D];廣州大學(xué);2018年

9 黃瑞;膠合木網(wǎng)殼鋼鉛組合耗能節(jié)點性能研究[D];廣州大學(xué);2018年

10 李艷敏;正交膠合木裝配式多層木結(jié)構(gòu)體系研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

本文編號：2873106