铜包装线整形机的刚度研究

摘要

整形机是铜包装线的重要组成部分，整形机机身起到支撑和安装液压缸和其他部件的作用，并承受工作时的载荷，机身应该有足够的强度和刚度以及良好的动态性能。为此，本文采用有限元的方法对机身结构进行分析，先建立闭式机身有限元模型，通过ANSYS软件对其进行了静态性能研究，得到了机身的应力和应变分布；然后对机身进行了动态性能研究，分析了机身对动态测试结果的影响。并根据前文的分析结果，对机身进行了合理的优化。主要内容如下：
　　 首先，应用ANSYS软件，根据实际尺寸和材料特性建立机身的几何模型并生成有限元模型。根据受力情况确定机身的边界约束。在ANSYS中对机身进行了最大载荷条件下的静力分析，得出了机身在该载荷下的应力分布，确定了最大应力的大小和位置；并得到了机身在各个方向上的应变，确定了机身整体刚度，获取了机身应力集中部位及其薄弱环节。
　　 其次，本文通过对开式及闭式两款机身结构分别进行静态特性分析并将分析结果进行比较，从数值分析的角度确定开式机身的合理性。
　　 再次，对机身进行了动力学分析，包括模态分析、谐响应分析和瞬态动力学分析。在模态分析中采用Block Lanczos法求解并提取了机身的前十阶模态，分析了各阶模态对整形机机身的影响，排除了机身在生产中产生共振的可能；在模态分析的基础上，谐响应分析得出了机身的频率响应特性，定量得出了机身对系统频率响应测试的影响大小；在瞬态动力学分析中得出了机身的阶跃响应特性和往复变形特性，了解了机身动态性能的优劣。为日后的优化奠定了基础。
　　 最后，利用ANSYS的APDL参数化语言，编制了包括结构分析文件和优化控制文件下机身的结构优化设计程序。得到了最优化的设计参数，有效地改善了机身的机械和力学性能。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

声明

第1章绪论

1.1铜包装生产线的研究背景及意义

1.2整形压力机概述

1.3机身结构强度分析的发展现状

1.4本课题研究的主要工作

第2章有限元分析基础及ANSYS软件介绍

2.1有限单元法简介

2.2有限元软件的产生及发展

2.3分析软件ANSYS简介

2.4本章小结

第3章整形机机身的静态分析

3.1机身几何模型的建立

3.1.1整形机机身的组成

3.1.2模型的建立及简化方法

3.2机身有限元力学模型的生成及载荷的施加

3.2.1机身的材料特性参数

3.2.2单元的选择及网格划分

3.2.3载荷的施加

3.3有限元计算及结果分析

3.3.1等效应力的计算结果及分析

3.3.2形状变形位移的计算结果及分析

3.4网格数量对分析结果的影响

3.4.1四级网格精度下的计算结果

3.4.2不同网格精度下的结果比较与分析

3.5整形机机身闭式有横梁与开式无横梁结构刚度的比较

3.6本章小结

第4章整形机机身的动态分析

4.1结构动力分析理论

4.2机身模态分析

4.2.1固有频率和振型计算式

4.2.2模态提取方法选择

4.2.3计算结果

4.2.4模态结果分析

4.3整形机机身谐响应分析

4.3.1谐响应分析基本理论

4.3.2谐响应分析的目的和应用

4.3.3谐响应求解方法

4.3.4机身谐响应分析计算

4.4整形机机身的瞬态动力学分析

4.4.1瞬态动力学分析的定义

4.4.2阶跃载荷的确定

4.4.3计算结果及评价

4.5本章小结

第5章整形机横梁及液压缸支座的优化

5.1优化设计的概念

5.2基于APDL的有限元优化设计技术

5.3优化设计的基本定义

5.4 ANSYS的优化设计过程

5.5整形机横梁及液压缸支座优化设计模型的建立

5.5.1参数化模型的建立

5.5.2后处理

5.5.3优化计算

5.5.4横梁与液压缸支座结构优化结果分析

5.4本章小结

第6章结论与展望

6.1全文总结

6.2未来工作展望

参考文献

致谢

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