全自动液压压砖机有限元结构仿真及优化

摘要

全自动液压压砖机作为压力加工的重要设备，已经成为工业生产特别是陶瓷工业必不可少的装备之一。大型全自动液压压砖机由于其自身结构和承载方式的特点，容易因机械强度、刚度不足以及共振而发生破坏，这使得结构分析与优化成为了大型全自动液压压砖机设计的一个重要内容。本文以WP1700全自动液压压砖机为研究对象，运用三维CAD技术、虚拟样机技术和有限元技术进行了全自动液压压砖机关键零部件的实体建模、虚拟样机建模、运动学仿真、静力学仿真和自由模态仿真，在仿真结果的基础上，对全自动液压压砖机的上横梁结构进行了优化。主要工作内容如下： (1)应用Pro/Engineer软件建立全自动液压压砖机关键零、部件的三维实体模型。 (2)分析并确定了压砖机在工况下的载荷情况，对机身、上横梁、下横梁进行了静态有限元分析，从而揭示机身的应力和位移分布规律。 (3)应用Pro/Engineer建立了全自动液压压砖机的虚拟样机模型，并进行了虚拟样机的运动学仿真与动力学分析。 (4)利用Pro/Methanica结构分析模块对机身进行模态分析，得到了机身的固有频率以及相应的固有振型等相关参数，并且对机身的各项动态性能进行了评价。 (5)利用Pro/Mechanica结构分析模块对上横梁进行结构优化，得到在一定目标函数和一定约束下的最优解。 研究表明，对压砖机机身进行三维有限元分析，可以得到精确的静动态特性参数，这对于了解现有的结构特性并进而改善其性能将具有一定的意义，并可为全自动液压压砖机的整体设计提供理论依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1选题的目的和意义

1.2国内外全自动液压压砖机现状

1.2.1国外全自动液压压砖机的发展

1.2.2国内全自动液压压砖机简况

1.3结构的现代设计方法及国内外现状

1.3.1传统设计方法

1.3.2现代设计方法

1.3.3 Pre/Engineer软件简介

1.4本课题研究的主要工作

第2章有限元分析及模态分析的理论基础

2.1结构有限元分析的理论基础

2.1.1结构有限元分析法概述

2.1.2有限元方法的解题步骤

2.2结构模态分析的理论基础

2.1.1结构模态分析的概念

2.1.2结构模态分析的理论

2.1.3模态分析的应用

2.3计算软件的选择

2.4本章小结

第3章压砖机结构分析及有限元模犁建立

3.1全自动液压压砖机的工作原理、基本参数及结构特点

3.1.1液压机的工作原理

3.1.2全自动液压压砖机的基本参数

3.1.3全自动液压压砖机的结构特点

3.2压砖机结构有限元模型的建立

3.2.1建模方法的选择

3.2.2模型的基本假设

3.2.3压砖机有限元模型的建立

3.3本章小结

第4章压砖机机身的静态有限元分析

4.1载荷分析

4.1.1材料的选定

4.1.2边界约束

4.1.3上横梁载荷分析

4.1.4下横梁及立柱载荷分析

4.1.5机身载荷分析

4.2压砖机的静态有限元计算结果分析

4.2.1应力计算结果的分析

4.2.2位移计算结果的分析

4.3本章小结

第5章压砖机虚拟样机的建立及其运动仿真

5.1虚拟样机技术概述

5.1.1虚拟样机技术的定义

5.1.2虚拟样机技术的研究范围

5.1.3虚拟样机技术的应用

5.1.4虚拟样机分析软件的功能

5.2运动仿真方法

5.2.1 Pro/Engineer运动分析模块及作用

5.2.2创建运动分析方案

5.2.3机构运动的形式

5.3相关软件介绍

5.3.1 Pro/ENGINEER Wildfire运动仿真的特点

5.3.2 Pro/Engineer运动分析模块介绍

5.3.3 Pro/Engineer动力学分析模块介绍

5.4虚拟样机的建立与运动仿真

5.4.1压砖机的运动仿真的工作流程

5.4.2压砖机的运动仿真分析

5.5运动仿真结果

5.6本章小结

第6章压砖机机身的模态分析

6.1机身模态分析的基本步骤

6.1.1边界条件的确定

6.1.2定义压砖机机身的材料

6.1.3设定约束

6.1.4划分模型网格

6.1.5计算频率范围的选取

6.2模态分析结果

6.3模态分析结论

6.4本章小结

第7章压砖机上横梁的结构优化

7.1灵敏度分析及优化设计概述

7.2压砖机上横梁的优化设计

7.2.1灵敏度分析

7.2.2灵敏度分析结果

7.2.3上横梁的结构优化

7.3优化结论

7.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果

致谢