圓鋸片結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化及疲勞壽命分析.pdf

1、近年來建筑業(yè)和制造業(yè)伴隨著工業(yè)現(xiàn)代化而快速發(fā)展，金剛石圓鋸片的應用領域還在不斷擴大，需求量持續(xù)增加，對于圓鋸片的動力學分析也日益顯得重要起來。圓鋸片正常工作時處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，與被切割物體彼此之間產(chǎn)生劇烈的相互作用，產(chǎn)生的局部應力值、作業(yè)方式及工作環(huán)境將直接影響圓鋸片的使用壽命。本文將針對圓鋸片的整體應力水平進行研究，目的是提高整體剛度，保證使用壽命。本文采取有限元拓撲優(yōu)化的研究方法，針對圓鋸片的結(jié)構(gòu)進行了改進，并研究了圓鋸片因應力而引

2、起的壽命變化，具體研究內(nèi)容如下：
　　①借助于有限元軟件ANSYS采用APDL語言建立了人造金剛石圓鋸片的有限元模型。分析了圓鋸片在不同轉(zhuǎn)速下的預應力情況，得出預應力在圓鋸片研究中不可忽視的結(jié)論。研究了特定預應力下圓鋸片的固有模態(tài)，并得出了圓鋸片固有模態(tài)存在模態(tài)疊加的結(jié)論。
　?、诮⒘藞A鋸片在工作時的載荷模型，對受到載荷作用的圓鋸片進行了動態(tài)響應分析，針對不同位置的測試點對比研究了圓鋸片的應力變化情況。研究結(jié)果表明應力變化

3、最大的部位位于圓鋸片鋸齒齒根部，因此壽命分析也應針對齒根部進行研究。
　?、鄄捎昧俗兠芏确ㄍ負鋬?yōu)化對于特定工況下的圓鋸片進行了拓撲分析，以結(jié)構(gòu)柔度為目標函數(shù)，用體積百分比進行約束，保證結(jié)構(gòu)的整體剛度。經(jīng)過對比分析得出了圓鋸片開十二個膨脹孔的新結(jié)構(gòu)。對圓鋸片的新結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析與對比，結(jié)果表明新結(jié)構(gòu)的圓鋸片在實際工況中逐漸出現(xiàn)了模態(tài)分離的現(xiàn)象，并且固有頻率越高，模態(tài)分離越明顯。動態(tài)響應結(jié)果表明最高應力依然位于鋸齒齒根部，應進行重點研