閉式壓力機組合機身的有限元分析及拓撲優(yōu)化.pdf

1、隨著機械制造業(yè)的不斷發(fā)展，鍛壓機械被廣泛應用于各個行業(yè)領域，特別是壓力機使用最為廣泛。為了滿足生產(chǎn)的需求，我們不斷的加深對壓力機的研究與改進，而機身是壓力機中結構最為復雜、使用材料最多、也是制造成本最高的部件，本文以J36-800為例，對閉式壓力機組合機身進行研究。機身是整個壓力機的重要的組成部分，該部件的質(zhì)量對于整個壓力機的工作性能起著重要影響。本論文利用大型有限元分析軟件HyperWorks對機身進行有限元分析及拓撲優(yōu)化，在保證機身

2、強度和剛度的前提下，使其輕量化。
　　首先，利用SolidWorks軟件按照機身的實際尺寸建立各個部件的三維模型，并對模型進行適當?shù)暮喕?，進行虛擬裝配，然后將建立好的模型導入到HyperMesh中，進行幾何清理，抽取中面，劃分網(wǎng)格，嚴格控制網(wǎng)格質(zhì)量，根據(jù)壓力機工作的實際情況，建立邊界條件，完成有限元模型的建立。其次，利用OptiStruct求解器進行靜力學求解，得到機身的等效應力云圖，了解了機身各個部位的受力情況；提取了壓力機工作

3、時的前六階固有頻率，分析了各階振型對壓力機工作的影響，為后續(xù)的拓撲優(yōu)化奠定了基礎。最后，以靜力學分析為基礎，利用OptiStruct模塊對壓力機機身進行拓撲優(yōu)化，選取優(yōu)化區(qū)域和非優(yōu)化區(qū)域，以單元的密度為設計變量，以應力和體積分數(shù)為約束條件，并設置了三種不同體積減少比例，以體積最小和柔度最小為目標函數(shù)，進行四次拓撲優(yōu)化，尋找最佳的材料布局，根據(jù)優(yōu)化結果對壓力機機身的結構進行修改，并對優(yōu)化后的模型進行靜力學和模態(tài)分析，對比優(yōu)化前后壓力機機身