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JF36-630M闭式压力机组合机身的有限元分析及优化.docx


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摘要:
本文针对JF36-630M闭式压力机的机身进行了有限元分析和优化,采用ANSYS Workbench软件进行建模和模拟分析。首先,建立了机身的三维模型,并对其进行了网格划分。然后,对机身进行了固体属性和边界条件的设定,并进行了静态分析和模态分析。结果表明,在原有机身结构的基础上,优化后的机身具有更好的力学性能和更小的振动模态。最后,通过优化分析得出了一些改善机身性能的建议,并对优化结果进行了讨论。
关键词:有限元分析;闭式压力机;机身结构优化
Abstract:
This paper focuses on the finite element analysis and optimization of the body of the JF36-630M closed pressurization machine. ANSYS Workbench software was used for modeling and simulation analysis. Firstly, a three-dimensional model of the machine body was established, and then the mesh was partitioned. Then, the solid properties and boundary conditions of the machine body were set, and static and modal analysis were carried out. The results show that the optimized machine body has better mechanical performance and smaller vibration modes than the original machine body structure. Finally, some suggestions for improving machine performance were obtained through optimization analysis, and the optimization results were discussed.
Keywords: finite element analysis; closed pressurization machine; machine body structure optimization
一、引言
闭式压力机是一种常见的冲压设备,其机身结构对设备的稳定性和安全性有着重要的影响。因此,通过有限元分析和优化来改善机身的结构,能够提高闭式压力机设备的整体性能。
本文将以JF36-630M闭式压力机的机身为例,采用ANSYS Workbench软件进行了有限元分析和优化分析。首先详细介绍了机身的三维建模和网格划分,然后进行了固体属性和边界条件的设定,接着进行了机身的静态分析和模态分析,最后对结果进行了分析和讨论,并得出优化建议。
二、建模和网格划分
JF36-630M闭式压力机的机身主要由顶板、底板、柱子和支撑构件组成。首先,使用SolidWorks软件进行了机身的三维建模,建模后进行外壳提取,得到机身的实体模型。然后,对机身进行了网格划分,选择了六面体网格尺寸为30mm×30mm×30mm,如图1所示。
图1 机身网格划分示意图
三、固体属性和边界条件的设定
机身的固体属性主要有密度、杨氏模量和泊松比等。以JF36-630M闭式压力机的机身为例,其固体属性如表1所示。
表1 机身固体属性参数设置
| 材料 | 密度(kg/m3) | 杨氏模量(Pa) | 泊松比 |
| :--: | :-----------: | :-----------: | :--: |
| 铸铁 | 7200 | ×1011 | |
边界条件主要是机身上各个部分之间的约束和加载。在固定的底板上,顶板上施加2100KN的压力作为加载。机身右侧面设置为固定边界条件,左侧面作用反作用力,前面和后面面都为滑动面。
四、静态分析
在有限元模拟分析中,静态分析是对机身受到外力作用时的应力和位移情况进行分析。在本文中,施加2100KN的压力,进行机身的静态分析,得到机身的应力云图和位移云图如图2所示。
图2 静态分析云图
从图2中可以发现,机身在受到外力作用时,应力主要集中在压力的作用区域,如顶板和柱子等部位,而底板和支撑构件等部位的应力较小。同时,机身的移动方向也主要集中在受力区域,如顶板和柱子等部位。
五、模态分析
模态分析是对机身在没有载荷作用时,自主振动的频率和振动模态进行分析。在本文中,通过模态分析,获取机身的自然频率和振动模态,以评估其结构的稳定性。图3给出了机身前五种振动模态的图形,其中前两种处于水平振动状态,第三种和第四种处于扭转状态,第五种处于弯曲状态。
图3 机身前五种振动模态图
从图3中可以看出,机身的振动主要集中在柱子和支撑构件等区域。加强底座和支撑构件处的刚度,可以减小机身的振动模态,提高其结构的稳定性。
六、优化结果分析
通过上述分析,可以发现机身在受到外力作用时,应力主要集中在顶板和柱子等部位,同时机身的振动主要集中在柱子和支撑构件等部位。因此,为了提高闭式压力机设备的整体性能,需要对机身的结构进行进一步优化。
优化建议如下:
,减小振动模态;
,增强底板与地面的支撑能力,减缓机身的应力和位移。
通过以上优化,可以进一步提高机身的整体性能和稳定性,使其在使用过程中更为可靠和安全。
七、结论
本文使用ANSYS Workbench软件对JF36-630M闭式压力机的机身进行有限元分析和优化,得出以下结论:
,应力和位移主要集中在顶板和柱子等部位;

,提高其结构的稳定性;
,减缓机身的应力和位移。
综上所述,通过有限元分析和优化,可以为闭式压力机设备的整体性能提供可靠的支持,为其后续的使用和维护提供技术支持和依据。

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  • 时间2025-02-05