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折彎?rùn)C(jī)的設(shè)計(jì)基本上沿用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的局限在于為了滿(mǎn)足工作需要，常采用比較保守的數(shù)據(jù)。因此設(shè)計(jì)出的折彎?rùn)C(jī)通常會(huì)造成浪費(fèi)材料的現(xiàn)象，需要對(duì)其受力主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。有限元分析折彎?rùn)C(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以確定其受力主體是折彎?rùn)C(jī)C型結(jié)構(gòu)的機(jī)架。所以分析C型結(jié)構(gòu)對(duì)于折彎?rùn)C(jī)的優(yōu)化具有特殊的意義。
目前在折彎?rùn)C(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于機(jī)架構(gòu)件在幾何形狀、外載荷作用和約束條件等方面的復(fù)雜性，僅依靠傳統(tǒng)的材料力學(xué)方法已難以對(duì)機(jī)架的各區(qū)域提供準(zhǔn)確的分析，不能滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。因此針對(duì)折彎?rùn)C(jī)機(jī)架的各部分變形應(yīng)力未知的現(xiàn)實(shí)，本研究采用計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)軟件ANSYS對(duì)機(jī)架體進(jìn)行了三維變形應(yīng)力分析，定量地描述機(jī)架的變形和應(yīng)力分布狀態(tài)，找出了其薄弱環(huán)節(jié)，并用實(shí)驗(yàn)方法對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
機(jī)架結(jié)構(gòu)如圖所示，機(jī)架的上端設(shè)計(jì)有油缸安裝定位孔，供油缸嵌入定位。機(jī)架的C型結(jié)構(gòu)有筋板增加剛度，C型結(jié)構(gòu)下梁部分為壓裝用工作臺(tái)。機(jī)架下端用地腳螺釘與地面底座固定。
在建模時(shí)，根據(jù)機(jī)架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用10節(jié)點(diǎn)的四面體三維實(shí)體單元SOLID92進(jìn)行剖分，它們每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度，沿節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)X、Y、方向平動(dòng)，SOLID92有塑性、蠕變、應(yīng)力強(qiáng)化、大變形和大應(yīng)變的功能。模型共劃分133734個(gè)單元、212284個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖所示。機(jī)架的材質(zhì)為HT15-33，其彈性模量為120000MPa，泊松比為0.3。
折彎?rùn)C(jī)在工作狀態(tài)下，C型開(kāi)口上沿和下沿為主要承載區(qū)域。機(jī)架上沿主要承受垂直向上的油缸作用的工作載荷的反作用力。下沿主要承受工作臺(tái)對(duì)加強(qiáng)板平面的垂直向下的壓力。機(jī)架受力如圖所示。
由于機(jī)架底座是用螺栓固定在地基上，不產(chǎn)生移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，所以底座按全約束處理。
最大變形發(fā)生在C型結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)偏下部分，其中最大變形產(chǎn)生在C型結(jié)構(gòu)的下沿端點(diǎn)處，最大位移量為0.439 mm。
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