大型薄壁零件装配误差有限元分析

摘要

在机械、船舶、航空航天等领域中有许多薄壁零件，它们主要由各种薄型板、腔体和加强筋条构成，结构复杂。由于体积大、总体刚性较差，薄壁零件在装配过程中极易在重力、夹紧力的作用下产生变形，采用传统的装配工艺方法已难以保证其装配精度要求。本文对大型薄壁零件装配误差进行了有限元分析。主要研究内容包括： ⑴针对超临界600MW机组低压缸体在装配过程中出现的垂直中分面间隙过大、裙座接触不良和通流间隙超差等装配问题，在理论上分析零件定位方式和各种装配工艺对薄壁零件装配精度的影响，并利用提出的装配工艺评价原则对缸体总装配工艺进行了设计和评价。 ⑵接触问题由于其边界非线性，即使是弹性光滑接触问题，采用数值方法分析求解也有很大的难度。缸体装配过程主要通过多体接触分析模拟，介绍了接触问题，研究了接触分析的边界条件、接触参数及单元尺寸、形状、网格划分方法，以确立适合缸体零件全装配的三维接触分析有限元模型，从而得到更为精确的计算分析结果。 ⑶基于有限元分析软件ANSYS/LS-dyna，模拟了低压缸体总装配过程。根据不同装配误差问题，分别建立了相应的有限元分析模型。分析了缸体零件装配变形及其在装配体中的传递情况，确定了缸体变形部位以及变形趋势并量化了具体的变形量，为装配工艺的改进提供了依据。