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重型机械:40 MN内高压胀形机机架有限元拓扑优化分析

2022-10-26

【作 者】马海宽;李培力;张一凡;隋健;高尚晖;寇永乐;刘慧超

【引 言】

当前,随着汽车、航空、航天和机械行业对机构整体化和轻量化的需求越来越高,内高压成形技术得到了较广泛的应用,逐渐成为工业生产中制造复杂异形截面轻体构件的一种先进成形技术[1],尤其是在汽车生产中,如汽车的排气系统异形管件、副车架、仪表盘支架等,都在以内高压成形加工方法逐渐替代原来的传统加工方法。随着管件壁厚增大和材质变好,管件成型形状更加复杂,对内高压胀形机的吨位要求越来越高[2]。为了保证刚度和强度,往往造成机架笨重,制造成本高,安装维修极为不便。因此,降低机架自身重量、充分发挥材料性能成为内高压胀形机机架设计中非常关键的一面。

本文对根据理论和经验初步设计的40 MN内高压胀形机机架进行了三维建模,并运用有限元分析软件ANSYS对其进行了分析,根据分析结果对机架存在的问题进行优化分析。通过优化,不但提高了机架整体性能,还有效的降低了机架自重,减少了企业的制造成本,对整机的设计发挥了重要作用。

【总 结】

本文对内高压胀形机机架进行了有限元分析,根据分析结果的等效应力分布情况和形变的大小,进行有限元优化,经过对比分析,得到了较佳的结果,并运用到实际设计当中。通过拓扑优化设计,克服了传统设计方法过于保守的弊端,能够在保证结构性能的前提下大大降低机架的重量,并容易设计出新的结构形式代替传统结构,有利于自主创新设计,进而提高国际竞争力,为以后更大吨位的内高压胀形机的机架设计奠定了良好的基础。

以下是正文:

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