等離子切割機動靜態(tài)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、等離子切割機(Plasma Cutting Machine)是借助等離子切割技術(shù)對金屬材料進行加工的機械。其利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬部分或局部熔化（和蒸發(fā)），并借高速等離子的動量排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法。等離子切割機廣泛運用于汽車、機車、壓力容器、化工機械、核工業(yè)、通用機械、工程機械、鋼結(jié)構(gòu)等各行各業(yè)。盡管國內(nèi)已有多家生產(chǎn)數(shù)控等離子切割機的廠商，但是主要是以仿制進口機床為主，其加工精度和加工效率與國外先進機

2、床相比差距較大。
　　 本文以長江鋼業(yè)某一等離子切割機為研究對象，通過有限元仿真，試驗等手段對等離子切割機橫梁進行優(yōu)化，以達到改善切割機橫梁靜撓度的目的，論文主要包括以下幾個方面:
　　 1通過彈性力學中橫梁受載荷彎曲變形的應力方程，位移方程的推導，從而精確計算出切割機橫梁的最大應力，以及最大的撓度變形，為以后的靜態(tài)測試提供參考。
　　 2通過有限元分析軟件ANSYS，對切割機整機建模并且進行線性靜態(tài)分析以及模態(tài)

3、分析，得到切割機橫梁各處應力，前幾階頻率以及橫梁最大的變形，為其進一步的拓撲優(yōu)化提供參考標準。
　　 3對等離子切割機橫梁結(jié)構(gòu)進行在典型工況下的激勵測試，分析橫梁在各個方向上的振動頻率。通過試驗結(jié)果與有限元分析結(jié)果的比較驗證，確認了所建立有限元模型以及靜態(tài)線性分析的正確性。
　　 4在已有的切割機模型基礎上，對橫梁部件進行拓撲優(yōu)化，對橫梁各處材料進行重排列，滿足體積最小化下最優(yōu)剛度設計要求，使得橫梁變形最小提高切割機加工