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折弯机机架变形的有限元分析与强度分析

发布于:2016-05-01 14:00
有限元分析

      折弯机的设计基本上沿用经验设计。经验设计的局限在于为了满足工作需要,常采用比较保守的数据。因此设计出的折弯机通常会造成浪费材料的现象,需要对其受力主体结构进行优化设计。有限元分析折弯机的结构特点可以确定其受力主体是折弯机C型结构的机架。所以分析C型结构对于折弯机的优化具有特殊的意义。
      目前在折弯机的结构设计中,由于机架构件在几何形状、外载荷作用和约束条件等方面的复杂性,仅依靠传统的材料力学方法已难以对机架的各区域提供准确的分析,不能满足结构设计的要求。因此针对折弯机机架的各部分变形应力未知的现实,本研究采用计算机辅助工程(CAE)AppANSYS对机架体进行了三维变形应力分析,定量地描述机架的变形和应力分布状态,找出了其薄弱环节,并用实验方法对分析结果进行了验证。
      机架结构如图所示,机架的上端设计有油缸安装定位孔,供油缸嵌入定位。机架的C型结构有筋板增加刚度,C型结构下梁部分为压装用工作台。机架下端用地脚螺钉与地面底座固定。
      在建模时,根据机架的结构特点,选用10节点的四面体三维实体单元SOLID92进行剖分,它们每个节点有3个自由度,沿节点坐标X、Y、方向平动,SOLID92有塑性、蠕变、应力强化、大变形和大应变的功能。模型共划分133734个单元、212284个节点,如图所示。机架的材质为HT15-33,其弹性模量为120000MPa,泊松比为0.3。
      折弯机在工作状态下,C型开口上沿和下沿为主要承载区域。机架上沿主要承受垂直向上的油缸作用的工作载荷的反作用力。下沿主要承受工作台对加强板平面的垂直向下的压力。机架受力如图所示。
      由于机架底座是用螺栓固定在地基上,不产生移动和转动,所以底座按全约束处理。
      最大变形发生在C型结构内侧偏下部分,其中最大变形产生在C型结构的下沿端点处,最大位移量为0.439 mm。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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