MT200壓力機機身結(jié)構(gòu)有限元分析及改進設(shè)計

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本科生畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計題目 力機機身結(jié)構(gòu)有限元分析及改進設(shè)計 學(xué) 生 姓 名 專 業(yè) 班 級 指 導(dǎo) 教 師 完 成 日 期 畢業(yè)設(shè)計（論文）前期工作材料 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 系 部： 專 業(yè)： 設(shè)計（論文）題目： 力機機身結(jié)構(gòu)有限元 分析及改進設(shè)計 指導(dǎo)老師： 材 料 目 錄 序號 名 稱 數(shù)量 備注 1 畢業(yè)設(shè)計（論文）選題、審題表 1 2 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 1 3 畢業(yè)設(shè)計（論文）實習(xí)調(diào)研報告 1 4 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告（含文獻綜述） 1 5 畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料翻譯（含原文） 1 6 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 1 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）選題、審題表 學(xué) 院 選 題 教 師 姓名 專 業(yè) 專業(yè)技術(shù) 職務(wù) 申報課題名稱 力機 機身 結(jié)構(gòu) 有限元分析及改進設(shè)計 課題性質(zhì) ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 課題來源 A B C D √ √ 課題簡介 本課題來源于江蘇金方圓數(shù)控機床有限公司。 壓力機是該公司根據(jù)市場需求而開發(fā)研制的產(chǎn)品。要求我們運用有限元分析技術(shù)對 壓力機進行結(jié)構(gòu)分析并給出優(yōu)化方案。通過本課題的研究 ,為提高壓力機產(chǎn)品的性能，質(zhì)量和壽命，降低產(chǎn)品成本提 供科學(xué)計算分析的依據(jù)，增強其產(chǎn)品在市場的競爭力。 本課題的目的在于鞏固和擴大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，訓(xùn)練學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析和解決工程中的實際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究以及資料、信息獲取和分析的能力；培養(yǎng)學(xué)生在設(shè)計過程中使用計算機的能力；培養(yǎng)學(xué)生撰寫論文的能力；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。 通過本課題的研究，使學(xué)生能夠掌握有限元建模、邊界條件的確定、載荷模擬及結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變場的分析及優(yōu)化設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法。 設(shè)計（論文） 要 求 （包括應(yīng)具備的條件） 技術(shù)要求： （ 1） 要求校核 壓力機在承載條件下的剛度和強度； （ 2） 要求在保證壓力機強度和剛度的條件下對壓力機主要部件進行優(yōu)化設(shè)計； （ 3） 分析壓力機的模態(tài)，并對壓力機的工作狀況進行評估。 具備條件 ： (1) 機房提供學(xué)生完成課題所需計算機和有限元分析軟件 (2) 揚州大學(xué)圖書館提供學(xué)生所需資料。 課題預(yù)計 工作量大小 大 適中 小 課題預(yù)計 難易程度 難 一般 易 √ √ 所在專業(yè)審定意見： 負責人（簽名）： 年 月 日 院主管領(lǐng)導(dǎo)意見： 簽名： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 系 部： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 畢業(yè)（論文）題目： 力機 機身 結(jié)構(gòu) 有限元分析及改進設(shè)計 起 迄 日 期： 設(shè)計（論文）地點： 指 導(dǎo) 老 師： 專 業(yè) 負 責 人： 發(fā)任務(wù)書日期： 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 1、本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達到的目的： 本課題來源于江蘇金方圓數(shù)控機床有限公司。 壓力機是該公司根據(jù)市場需求而開發(fā)研制的產(chǎn)品。要求我們運用有限元分析技術(shù)對 壓力機進行結(jié)構(gòu)分析并給出優(yōu)化方案。通過本課題的研究 ,為提高壓力機產(chǎn)品的性能，質(zhì)量和壽命，降低產(chǎn)品成本提供科學(xué)計算分析的依據(jù)，增強其產(chǎn)品在 市場的競爭力。 本課題的目的在于鞏固和擴大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，訓(xùn)練學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析和解決工程中的實際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究以及資料、信息獲取和分析的能力；培養(yǎng)學(xué)生在設(shè)計過程中使用計算機的能力；培養(yǎng)學(xué)生撰寫論文的能力；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。 通過本課題的研究，使學(xué)生能夠掌握有限元建模、邊界條件的確定、載荷模擬及結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變場的分析及優(yōu)化設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法。 2、本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 務(wù)內(nèi)容 要求運用有限元 分析軟件 壓力機 進行有結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析、模態(tài)分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。利用靜態(tài)有限元分析，校核液壓機機身部件的強度和剛度，并且根據(jù)分析的結(jié)果進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以達到降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。模態(tài)分析可以求出機身振動的固有頻率以及相應(yīng)的振型，分析各種振型對液壓機工作狀態(tài)的影響。這對于了解液壓機現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性以及進而改善其結(jié)構(gòu)有重要的意義，為液壓機的設(shè)計提供了理論和現(xiàn)實依據(jù)。主要任務(wù)內(nèi)容有： （ 1） 對 壓力機機身 進行三維實體建模 ； （ 2） 了解 壓力機 工作性質(zhì)和工作狀態(tài) ；對其進行工作載荷 分析，確定邊界條件及加載方案； （ 3） 劃分網(wǎng)格，進行有限元結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析，求出機身的應(yīng)力和應(yīng)變分布規(guī)律， 評價載荷對壓力機工作性能的影響； （ 4） 對 機身 模型進行 自由 模態(tài)分析，求解 機身 固有頻率以及相應(yīng)的振型等動態(tài)參數(shù)，分析其對工作狀況的影響。 （這項選做 ） ； （ 5） 根據(jù)分析結(jié)果，在應(yīng)力集中危險區(qū)域采取措施改善應(yīng)力狀況；在低應(yīng)力區(qū)域，改變相關(guān)尺寸變量，以達到減輕部件總體質(zhì)量的目的。重新進行有限元分析，檢驗改變尺寸后的剛度和強度。重復(fù)進行以上步驟，直到獲取最佳方案。 始條件及數(shù)據(jù) 該設(shè)備的主要參數(shù)如下 : 型 號 : 公 稱 壓 力 : 200 標準行程次數(shù) : 1250× 1250； 機身材料是 度 37800 ； 許用角變形 ? ? 980?? 微?。? 其他數(shù)據(jù)（材料等）見圖紙。 術(shù)要求 （ 4） 要求校核 壓力機在承載條件下的剛度和強度。 （ 5） 要求在保證壓力機強度和剛度的條件下對壓力機主要部件進行優(yōu)化設(shè)計。 （ 3） 分析壓力機的模態(tài)，并對壓力機的工作狀況進行評估。 作要求 （ 1） 在深刻領(lǐng)會任務(wù)內(nèi)容及要求的基礎(chǔ)上，查找相 關(guān)的文獻資料。（ 20 篇以上，除了教師已列出的文獻），通過查閱文獻資料認真研究原始材料，寫出開題報告； （ 2） 進行理論學(xué)習(xí)、上機操作、數(shù)據(jù)處理、分析總結(jié)、整理資料，完成與任務(wù)書要求相應(yīng)的工作，并撰寫成畢業(yè)論文，獨立完成畢業(yè)設(shè)計的各項工作； （ 3） 畢業(yè)論文或設(shè)計說明書需符合規(guī)范化要求，即：由中外文題名、目錄、中外文摘要、引言（前言）、正文、結(jié)論、謝辭、參考文獻和附錄組成，中文摘要在 400 漢字左右，外文摘要在 250 個實詞左右，中文題名字數(shù)一般不超過 20 個，設(shè)計說明書、論文或軟件說明書的總字數(shù)在 萬漢字； （ 4） 完成英譯中資 料一份； （ 5） 畢業(yè)設(shè)計必須按時按量在規(guī)定的地點認真完成。 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 3、對本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題成果的要求（包括畢業(yè)設(shè)計論文、 圖表、實物樣品等）： （ 1） 完成實習(xí)調(diào)研報告一份； （ 2） 完成開題報告一份； （ 3） 完成按本任務(wù)書第二項內(nèi)容所述要求撰寫研究論文 一篇 ，篇幅不少于 2 萬字；。 （ 4） 完成英譯中資料一份， 不少于 5000 字符 。 4、主要參考文獻： [1] 梁森 D]:[碩士學(xué)位論文 ]. 山東：山 東工業(yè)大學(xué)機械系， 2001. [2] 雷小寶 數(shù)字化壓力機的研制 [D]： [碩士學(xué)位論文 ]肥工業(yè)大學(xué)， 2007. [3] 張祖芳 D]:[碩士學(xué)位論文 ] 南大學(xué)， 2004. [4] 周平 D]:[碩士學(xué)位論文 ]京理工大學(xué)，2007. [5] 江克斌 , 屠義強 , 邵飛 現(xiàn) . 北京 : 國防工業(yè)出社 . [6] 高耀東 , 郭嘉平 械工程應(yīng)用 25 例 . [7] 劉茜，董正身，基于 C 型液壓機機身有限元分析，機械設(shè)計與制造， 2006，10018] 劉強，付文智，李明哲 塑性工程學(xué)報 0(5) [9] 傅志方，華宏星 上海 :上海交通大學(xué)出版社 ,2000 [10] 張洪武．有限元分析與 術(shù)基礎(chǔ) [M]．北京：清華大學(xué)出版社， 2004 [11] 傅永華．有限元分析基礎(chǔ)［ M］．武漢：武漢大學(xué)出版社 ,2003． 8． [12] 侯曉望 , 童水光 . 基于有限元分析的液壓機結(jié)構(gòu)優(yōu)化 [J]. 浙江大學(xué)學(xué)報 , 2005, 4: 4613] 尚曉江 , 邱峰 構(gòu)有限元高級分析方法與范例應(yīng)用，北京 :中國水 利水電出版社 ,2008 [14] 王文玷，田保杰 科技論文寫作與發(fā)表 北京：國防工業(yè)出版社 . [15] 尚曉江等 . 構(gòu)有限元高級分析方法與范例應(yīng)用 16] 章爭榮，孫友松等，開式數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機機身結(jié)構(gòu)及其對剛度的影響，鍛壓機械，2001， 3 [17] 鐘志華，周彥偉 . 現(xiàn)代設(shè)計方法 [18] 雷小燕 中國鐵道出版社 0 [19] 龔曙光 礎(chǔ)應(yīng)用及范例解析 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 5、本畢業(yè)設(shè)計（論 文）課題工作進度計劃 起止日期 工 作 內(nèi) 容 第 1： 第 3： 第 5： 第 8： 第 11－ 12 周： 第 13： 收集閱讀與課題有關(guān)的中英文資料 15 篇； 翻譯英文資料 ； 畢業(yè)實習(xí)，并完成實習(xí)報告； 調(diào)查研究、分析課題，提交開題報告； 有限元軟件（ 作練習(xí)； 對壓力機機身進行有限元建模研究； 結(jié)構(gòu)分析，有限元計算，數(shù)據(jù)處理； 給出優(yōu)化方案及分析結(jié)果 。 撰寫畢業(yè)論文 。 對所做工作進行總結(jié)、分析、做 備畢業(yè)答辯 。 所在專業(yè)審核意見： 負責人： 年 月 日 學(xué)院意見： 院長： 年 月 日 實習(xí) 調(diào)查 報告 4月 9號下午星期三下午在老師的安排下，我們參觀了揚州揚力集團。讓我們真正見到了實際的生產(chǎn)加工過程，開拓了視野。大學(xué)四年一直注重理論的學(xué)習(xí)，如今有機會與實踐進行零距離接觸，感觸 很多。 揚力集團位于長三角沿江工業(yè)走廊核心區(qū)域的揚州經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)，集團注冊資本總額 1億元，占地總面積 1500畝，固定資產(chǎn)總值 團以江蘇揚力 集團有限公司（前身為揚州第二鍛壓機床廠）為母公司，轄有揚力集團數(shù)控公司、揚力集團液壓公司、揚力集團重 型公司、江蘇揚力鑄鍛公司、揚力集團精機公司等 5家子公司。 此次，我們主要參觀了數(shù)控機床生產(chǎn)車間，通過公司負責人的介紹，我了解了揚力集團數(shù)控公司長期致力于數(shù)控機床的開發(fā)與研究，主要產(chǎn)品有 0壓數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床、 列電液伺服同步數(shù)控折彎機； 、折、 激光等各類中高 檔金屬板材加工機械的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、汽車、軍工、電器、五金、造幣等生產(chǎn)領(lǐng)域，并遠銷歐美、東南亞等幾十個國家和地區(qū)。 在完善現(xiàn)代企業(yè)制度的進程中，楊力集團凸顯出生產(chǎn)規(guī)?；?、發(fā)展專業(yè)化、管理規(guī)范化、營銷網(wǎng)絡(luò)化、研發(fā)系列化、產(chǎn)權(quán)自主化、服務(wù)優(yōu)質(zhì)化、員工知識化的特點，并通過管理求新、技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)備更新，以及集品種、品質(zhì)、品位于一體的 “三品戰(zhàn)略 ” ，贏得了科技優(yōu)勢、質(zhì)量優(yōu)勢和市場優(yōu)勢。近 3年來，集團銷售總額連續(xù) 三年占據(jù)國內(nèi)同行業(yè)榜首，先后獲 “江蘇省百強重點高新技企業(yè) ”“國家重點 高新技術(shù)企業(yè) ”“國家級邗江數(shù)控金屬板材加工機械產(chǎn)業(yè)基地骨干企業(yè) ”和 “中國機械 500強 ”等稱號， “揚力 ”商標也被評為中國馳名商標。 隨著半閉式壓力機在家電制造業(yè)的熱銷與普及，一些使用高精度進口設(shè)備的用戶紛紛向揚力提出開發(fā)效率更快、精度更高的沖壓設(shè)備要求。在此基礎(chǔ)上，揚力采 用預(yù)應(yīng)力機身結(jié)構(gòu)和動平衡技術(shù)，一舉克服了床身震動引起的機械變形弊端，大大提高了床身下死點重復(fù)定位精度，同時使沖壓速度在此前改進設(shè)備 250次 /分鐘的基礎(chǔ)上再增加一倍，達 500次 /分鐘，該產(chǎn)品不僅性能達到國際同類設(shè)備先進水平，而且造價僅為同類進 口設(shè)備的三分之一。 擁有全球電腦機箱 “制造王國 ”之稱的富士康集團是國內(nèi)精密沖壓設(shè)備的重點用戶之一。它們原采用臺灣、日本和歐洲進口設(shè)備，經(jīng)過充分考察，富士康于 2005年一次性投入億元資金，向揚力集團購進 400多臺套組合型壓力機，充實到其在深圳、太原、煙臺、昆山的四大生產(chǎn)基地，創(chuàng)下了當年國內(nèi)壓力機領(lǐng)域最大的單項訂單，相當于揚力集團當時的年度銷售總額。此后，海爾、格力、美的等知名電器制造企業(yè)也開始陸續(xù)選用揚力設(shè)備替代進口產(chǎn)品。 為進一步提高我國重大裝備國產(chǎn)化水平，揚力發(fā)揮多方面技術(shù)優(yōu)勢，實施國內(nèi)外產(chǎn)、學(xué)、研合作， 近年來，揚力分別開發(fā)研制出 50030數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床， 型伺服三坐標多功位壓力機等填補國內(nèi)空白的新產(chǎn)品。目前揚力已形成 20多個系列， 400多個高、中、普檔壓力機、折彎機、剪板機、激光切割機、自動成型機等金屬板材加工設(shè)備制造體系，擁有 70多項新產(chǎn)品、新技術(shù)專利，有 32項產(chǎn)品獲國家和省市科技成果獎，其中 18項高新技術(shù)產(chǎn)品國內(nèi)首創(chuàng)，經(jīng) 科技部門組織鑒定，其產(chǎn)品性能均達國內(nèi)領(lǐng)先和國際同類產(chǎn)品先進水平，其中大部分被列為國家和省 “星火計劃 ”、 “火炬計劃 ”或替代進口重大科研成果項目。部分產(chǎn)品相繼出口日本、俄羅斯、美國、加拿大等二十多個國家和地區(qū)，年外貿(mào)收購額達 6億元人民幣，使我國多項中、高檔板材加工設(shè)備實現(xiàn)了由進口到出口的重大歷史轉(zhuǎn)折，而揚力也連續(xù) 3年被列為全國鍛壓機床行業(yè)排頭兵企業(yè)。 從這次的經(jīng)歷中，讓我明白了只有實踐才能讓我們提高，學(xué)習(xí)書本的知識，是為了在實踐中運用，在從中體會總結(jié)經(jīng) 驗，提高自身技能和實戰(zhàn)經(jīng)驗。學(xué)習(xí)理論是為實踐做準備，掌握好 理論原理，才能在實踐過程中不盲從，或者不知所云。什么事情都是在摸索中前進，不怕跌倒 不怕疼痛，站起來繼續(xù)前行。通過這次生產(chǎn)實習(xí)，進一步鞏固和深化所學(xué)的理論 知識，彌補以前單一理論教學(xué)的不足，為畢業(yè)設(shè)計打 好基礎(chǔ)，學(xué)到了很多自己以前不懂的知識，也從單位的員工身上學(xué)到了很多道理。同時感覺自己在動手實踐 方面還亟待加強。我必須加強專業(yè)知識和實踐的結(jié)合，以使自己將來進入公司能盡快的適應(yīng)公司，適應(yīng)社會。為整個機械行業(yè) ,為整個社會做出自己的一份貢獻。 為未來做好充分的準備，才能立足于這個競爭激勵的社會。 畢業(yè) 設(shè)計（論文）開題報告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號： 專 業(yè)： 設(shè)計（論文）題目： 指 導(dǎo) 老 師： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 1、結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000 字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 力機的國內(nèi)外發(fā)展 現(xiàn) 況 隨著機電一體化和數(shù)控技術(shù)的飛速進步，伺服驅(qū)動系統(tǒng)在制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。但是與，與金屬切削機床相比，鍛壓機械的伺服化、數(shù)字化的開發(fā)落后了數(shù)十年 [21]。上世紀 90 年代， 在日、歐洲等工業(yè)發(fā)達國家興起了交流伺服機直接驅(qū)動壓力機的研究和開發(fā)，這種伺服壓力機與傳統(tǒng)機械壓力機相比，具有結(jié)構(gòu)簡單丶生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、滑塊運動柔性好、降噪節(jié)能顯著等優(yōu)點。這類壓力機在日本進入普及期，隨著其在汽車零件、電子零件等高精度、難成行加工領(lǐng)域中的應(yīng)用和其優(yōu)良的節(jié)能性么，已經(jīng)顯示了其他壓力機所無可比擬的優(yōu)越性，成為世界沖壓技及裝備發(fā)展的主要潮流之一[1]。 日本在伺服壓力機的研究、生產(chǎn)及商品化等方面處于國際領(lǐng)先水平，掌握了伺服壓力機的設(shè)計和制造技術(shù)。日本 司在伺服壓力機的研 發(fā)上目前已經(jīng)出現(xiàn)了三代不同的產(chǎn)品，第一代是 1998 年發(fā)明的 二代是 2001 年問世的 三代是 2002 年 列 [2]。 2005 年日本網(wǎng)野公司開發(fā)出世界上最大的大型伺服壓力機，目前公司根據(jù)各種生產(chǎn)需求，研發(fā)出了機械連桿伺服壓力機、曲柄多連桿伺服壓力機、液壓式伺服壓力機等多種類型的伺服壓力機 [3]。 2007 年德國 司推出了2500列產(chǎn)品。 2010 年舒勒推出了新一代伺服驅(qū)動機械壓力機。 自上世紀八十年代以來，我國的一些企業(yè)先后引進了日本小松制作所得機械 壓力機、德國埃爾福特公司的機械多連桿壓力機、德國舒勒公司的告訴精密壓力機等多種壓力機產(chǎn)品技術(shù)，是我國沖壓裝備在結(jié)構(gòu)、精度、技術(shù)性能方面有很大提高 [24]。 2007 年10 月濟南二機床研制出我國第一臺大型伺服壓力機。臺灣金豐企業(yè)開發(fā)了 伺服壓力機。 2007 年廣州鍛壓機床廠和華南理工大學(xué)聯(lián)合設(shè)計制造的 類肘桿伺服壓力機。齊二機床近年先后引進了瑞典 配試沖液壓機技術(shù)，與上海交通大學(xué)合 作成功研制了伺服壓力機技術(shù)。 2008 年兩者又采用沉余容錯技術(shù)聯(lián)合開發(fā)成功了2000稱肘桿伺服壓力機，打破了國 外大型伺服電機對中國市場的壟斷，發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟價值。 隨著我國制造業(yè)的不斷發(fā)展，我國已經(jīng)能生產(chǎn)出最大下壓能力為 50000單動壓力機和最大下壓能力為 20000雙動壓力機以及最大下壓能力為 20000多連桿單動壓力機 [22]。 雖然近幾年國內(nèi)伺服壓力機已經(jīng)有了很大的發(fā)展，但在有些關(guān)鍵技術(shù)上和國外還是有很大的差距。為了提高了我國大型伺服壓力機的研發(fā)水平，必須走自主創(chuàng)新之路，開著具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的、符合中國發(fā)展條件的大型伺服壓力機研制工作。 限元的發(fā)展及現(xiàn)狀 有限元法是 根據(jù)變分原理求解數(shù) 學(xué)、物理學(xué)問題的一種數(shù)值方法 ， 是當前各行業(yè)通用的重要的計算方法 [23]。 它是 20 世紀 50 年代末 60 年代初興起的應(yīng)用教學(xué)、現(xiàn)代力學(xué)及計算機科學(xué)相互滲透、綜合利用的邊緣科學(xué)。有限元發(fā)展至今，已由二維問題擴展到三維問題、板殼問題，由靜力學(xué)問題擴展到動力學(xué)問題、穩(wěn)定性問題，由結(jié)構(gòu)力學(xué)擴展到流體，力學(xué)、電磁學(xué)、傳熱學(xué)等學(xué)科，由線性問題擴展到非線性問題，由彈性材料擴展到彈塑性。塑性、黏塑性和復(fù)合材料，從航空技術(shù)領(lǐng)域擴展到航天、土木建筑、機械制造、水利工程、造船、電子技術(shù)及原子能等。由單一物理場的求解擴展到多物理場的耦合 ，其應(yīng)用的深度和廣度都得到了極大地拓展 [4]。 有限元方法是目前解決科學(xué)和工程問題最有效的數(shù)值方法。有限元法具有極大地通用性和靈活性；對同一種問題的有限元法，可以編制出通用的程序，應(yīng)用計算機進行計算；只要適當加密單元的網(wǎng)格，就可以達到工程要求的精度；有限元法采用矩陣形式的表達，便于編程序，可以充分利用高速電子計算機所提供的方便 [5]。但是在求解一些特殊問題，特別是間斷問題時，有限元方法存在著某些固有的缺陷。針對有限元方法的不足， 1999 年，美國西北大學(xué)的 究組提出課一種用于處理間斷問題的 修正的有限元方法 增加了對不連續(xù)邊界的描述 [6]。 作為建設(shè)國家新一代青年，不僅需要懂得工程專業(yè)知識、有限元分析知識，還需要懂得計算機軟件設(shè)計知識，才能主動應(yīng)用現(xiàn)代工程設(shè)計方法來解決工程中遇到的各種力學(xué)問題。 件介紹 一款以有限元分析為基礎(chǔ)的大型通用 件，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中的高級 具之一 [7]。 件具有多種有限元分析的能力，一個典型的 析過程可分為以下三個步驟 [8]： ① 創(chuàng)建有限元模型。包括創(chuàng)建或讀入幾何模型；定義材料屬性；劃分單元（ 節(jié)點及單元）； ② 施加載荷進行求解。包括施加載荷及邊界條件；求解； ③ 查看結(jié)果。包括查看分析結(jié)果；檢驗分析是否正確。壓力機的可靠性、安全性、加工精度和使用壽命等是機床結(jié)構(gòu)設(shè)計和機床運行應(yīng)考慮的主要問題，基于此，利用 件對壓力機進行靜態(tài)分析、模態(tài)分析和諧響應(yīng)應(yīng)分析，通過分析得出壓力機的靜剛度、前六階振型及固有頻率，為評價壓力機的動靜態(tài)特性以及后面的設(shè)計改造提供了實驗數(shù)據(jù)，為這種類型的壓力機設(shè)計改進提供了參考。 該平臺為圖像檢測裝備領(lǐng)域提供了新的軟件架構(gòu)，能有效的整合圖像算法工具、工作流機制以及現(xiàn)場使用需求。和目前國內(nèi)國外該領(lǐng)域其他的軟件工具相比，具有突出的優(yōu)點 [9]： 1）友好的客戶端界面設(shè)計，流程圖話的操作設(shè)計，可以使得最終用戶不用直接使用代碼或者命令行等其他方式的編碼，而且也不用熟悉圖像處理的原理，只需要考慮工作流程即可，從而提高可工作效率，減少了用戶的負擔； 2）使用工作流機制使得底層圖像處理算法和可視化流程圖之間的數(shù)據(jù)傳遞更加有效便捷； 3）平臺可擴展性好，可以集成和擴展多種圖像處理算法工具，減少二次開發(fā)的時間。 4）工作流實時返回處理的實時數(shù)據(jù)，可以對處理過程的每一個環(huán)節(jié)實時監(jiān)控。 參考文獻： [1] 金風明 韓新民 J][2] 謝鵬 J]2013. [3] 呂言 阮澎 J][4] 陳錫棟 趙曉棟 有限元的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用 [J][5] 張晉紅 有限元法及其應(yīng)用現(xiàn)狀 [J][6] 郭歷倫 羅景潤 擴展有限元 方法及應(yīng)用綜述 [J][7] 谷俊斌 件在工程力學(xué)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用 [J]2013(4). [8] 王亞利 件在機械結(jié)構(gòu)中分析中的應(yīng)用 .[M]. [9] 樊炳輝 賈娜 排爆機器人機械手靜力學(xué)分析 [J] [10]鐘志華 現(xiàn)代設(shè)計方法 [11]龔曙光 礎(chǔ)應(yīng)用及范例解析 12]周平 D]:[碩士學(xué)位論文 ]京理工大學(xué)， 2007. [13]雷小燕 中國鐵道出版社 0 [14]張洪武 術(shù)基礎(chǔ) [M]清華大學(xué)出版社 ,2004 [15]梁森 D].[論文碩士 ]山東工業(yè)大學(xué)機械系 16]江克斌 , 邵飛 現(xiàn) . 北京 : 國防工業(yè)出社 . [17]張祖芳 D]:[碩士學(xué)位論 文 ]南大學(xué)，2004 [18]尚曉江等 . 中國水利水電出版社 [19]張洪武．有限元分析與 M]．北京：清華大學(xué)出版社， 2004 [20]雷小燕 中國鐵道出版社 0 [21]江卓 式曲柄伺服壓力機設(shè)計 .[D]:[碩士學(xué)位論文 ]中科技大學(xué) [22]張進 [D]:[碩士學(xué)位論文 ]肥工業(yè)大學(xué) [23]張同同 數(shù)控伺服壓力機傳動機構(gòu)運動特性及機架有限元分析 .[D]:[碩士學(xué)位論文 ]吉林大學(xué) . [24]黃迅 [D]:[碩士學(xué)位論文 ]上海交通大學(xué) . 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 2、本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 題來源 本課題來源于江蘇金方圓數(shù)控機床有限公司。 壓力機是該公司根據(jù)市場需求而開發(fā)研制的產(chǎn)品。要求我們運用有限元分析技術(shù)對 壓力機進行結(jié)構(gòu)分析并給出優(yōu)化方案。通過本課題的研究 ,為提高壓力機產(chǎn)品的性能，質(zhì)量和壽命，降低產(chǎn)品成本提供科學(xué)計算分析的依據(jù)，增強其產(chǎn)品在市場的競爭力。 本課題的目的在于鞏固和擴大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，訓(xùn)練學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析和解決工程中的實際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究以及資料、信息獲取和分析的能力；培養(yǎng)學(xué)生在設(shè)計過程中使用計算機的能力；培養(yǎng)學(xué)生撰寫論文的能力；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神 。 題分析 要求運用有限元分析軟件 壓力機 進行有結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析、模態(tài)分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 [10]。利用靜態(tài)有限元分析，校核液壓機機身部件的強度和剛度，并且根據(jù)分析的結(jié)果進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以達到降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。模態(tài)分析可以求出機身振動的固有頻率以及相應(yīng)的振型，分析各種振型對液壓機工作狀態(tài)的影響。這對于了解液壓機現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性以及進而改善其結(jié)構(gòu)有重要的意義，為液壓機的設(shè)計提供了理論和現(xiàn)實依據(jù)。主要任務(wù)內(nèi)容有： (1)對 壓力機機身 進行三維實體建模； (2)了解 壓力機 工作性質(zhì)和工作狀態(tài) ；對其進行工作載荷分析，確定邊界條件及加載方案 [11]； (3)劃分網(wǎng)格，進行有限元 結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析，求出機身的應(yīng)力和應(yīng)變分布規(guī)律， 評價載荷對壓力機工作性能的影響 [12]； (4)對 機身 模型進行自由模態(tài)分析，求解 機身 固有頻率以及相應(yīng)的振型等動態(tài)參數(shù)，分析其對工作狀況的影響 [13]； 根據(jù)分析結(jié)果，在應(yīng)力集中危險區(qū)域采取措施改善應(yīng)力狀況；在低應(yīng)力區(qū)域，改變相關(guān)尺寸變量，以達到減輕部件總體質(zhì)量的目的。重新進行有限元分析，檢驗改變尺寸后的剛度和強度。重復(fù)進行以上步驟，直到獲取最佳方案 [14]。 案制定 畫出 力機的三維模型再導(dǎo)入 件中 [15]。 循 “均勻應(yīng)力區(qū)粗劃，應(yīng)力梯度大的區(qū)域細劃 ”的原則 [16]。 備在工作時承受兩個相反方向的載荷，機身所受載荷簡化為對機身的兩個方向的均勻載荷。 力機通過地腳螺栓與地基項鏈部分的 6 自由度全約束 [17]。 身材料是 度 P=7800kg/18]。 身的優(yōu)化原則是：通過改變機身結(jié) 構(gòu)，應(yīng)用 許用應(yīng)力和原有的變形為約束，優(yōu)化的目標是選擇合適的機身焊接結(jié)構(gòu)與鋼板厚度，盡量減輕機身的重量 [19]。 到結(jié)構(gòu)的固有頻率和固有振型 ，檢驗這些模態(tài)參數(shù)是否符合模態(tài)參數(shù)準則 [20]。 3 課題進度安 排表 起始日期 工作內(nèi)容 第 1 收集閱讀與課題有關(guān)的中英文資料 15 篇； 翻譯英文資料 ； 第 3 畢業(yè)實習(xí)，并完成實習(xí)報告； 第 5 調(diào)查研究、分析課題，提交開題報告； 有限元軟件（ 作練習(xí)； 第 8 對壓力機機身進行有限元建模研究； 結(jié)構(gòu)分析，有限元計算，數(shù)據(jù)處理； 第 11 給出優(yōu)化方案及分析結(jié)果 。 撰寫畢業(yè)論文 。 第 13 對所做工作進行總結(jié)、分析、做 備畢業(yè)答辯 。 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 指導(dǎo)教師意見 ： 1、對“文獻綜述”的評語： 2、對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果 的預(yù)測： 指導(dǎo)老師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 選題情況 課題名稱 力機 機身 結(jié)構(gòu)有限元分析及改進設(shè)計 難易程度 偏難 適中 √ 偏易 工 作 量 較大 合理 √ 較小 符合規(guī)范化 的要求 任務(wù)書 有 √ 無 開題報告 有 √ 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 √ 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度 出勤情況 好 √ 一般 差 工作進度 快 按 計劃進行 √ 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負責人 年 月 日 I 中文摘要 近年來制造業(yè)成為國家大力支持和發(fā)展的行業(yè)，機床工業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。然而， 有限元分析技術(shù)的應(yīng)用，對于縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低制造成本，增 強企業(yè)競爭力具有重要意義。本文以閉式壓力機機身為研究對象，利用有限元分析軟件 為分析工具，進行有限元靜態(tài)、模態(tài)分析，并根據(jù)分析結(jié)果進行機身結(jié)構(gòu)改進設(shè)計研究。本文對閉式壓力機機身結(jié)構(gòu)進行受力分析，采用均布載荷的方法對機身進行加載，將地腳螺栓加以全約束，然后進行計算處理，對機身的變形大小和應(yīng)力分布進行分析，從而定量確定機身的薄弱環(huán)節(jié)，并用有限元方法計算了機身的角變形。 由于各項參數(shù)都有富余，所以根據(jù)分析結(jié)果， 提出三種改進方案以減少機身材料。 運用 行模態(tài)分析，分 析其固有頻率以及對應(yīng)的振型。了解該壓力機的模態(tài)特征和動態(tài)特征，為結(jié)構(gòu)的設(shè)計和改進提供了理論依據(jù)。最后對論文的研究內(nèi)容進行了總結(jié)和展望。 關(guān)鍵詞 ： 閉式壓力機， 有限元 ，靜態(tài)分析 ， 改進設(shè)計，模態(tài)分析 n in of is in of of of of on of on of on of to OF of is by of is to is to It to of It a of s 錄 中文 摘要 ............................................................................................................... Ⅰ ................................................................................................................ Ⅱ 第一章 緒論 ......................................................................................................... 1 言 ................................................................................................................................................... 1 力機的國內(nèi)外發(fā)展狀況 .......................................................................................................... 1 題 研究背景和 來源 ................................................................................................................... 2 題研究內(nèi)容 ................................................................................................................................ 2 第二章 研究方法及研究工具介紹 ..................................................................... 4 限元法 ........................................................................................................................................ 4 限元研究方法 ............................................................................................................... 4 限元的基本思想 ........................................................................................................... 4 限元的優(yōu)點 ..................................................................................................................... 5 限元應(yīng)用的種類 ........................................................................................................... 5 限元軟件的分析步驟 ................................................................................................... 6 維實體建模軟件 介 ...................................................................................... 6 態(tài)功能介紹 ................................................................................................................ 6 限元分析軟件 介 ......................................................................... 7 第三章 壓力機機身的靜態(tài)分析 ......................................................................... 8 身簡介 ........................................................................................................................................ 8 身有限元分析 ............................................................................................................................ 9 定方案 .............................................................................................................................. 9 限元模型的建立 ....................................................................................................................... 9 元類型的 選擇 .............................................................................................................. 10 元網(wǎng)格的劃分 .............................................................................................................. 10 界條件的施加 .............................................................................................................. 11 邊界約束條件 .................................................................................................................. 11 料特性的施加 .............................................................................................................. 12 算結(jié)果分析 ............................................................................................................................. 12 身的應(yīng)力應(yīng)變要求 ..................................................................................................... 12 力圖形顯示 .................................................................................................................. 13 體變形圖 ........................................................................................................................ 14 部變形圖 .....................................................................................................