(硕士论文)六面顶压机关键零部件的结构优化设计.pdf

摘要——铰链粱的有限元力学模型和结构优化设计模型,通过数据交换标准把现有首先建立了铰链梁的结构优化设计数学模型和有限元力学模型。通过对铰链梁结在优化设计中采用敏度分析技术,提高了优化迭代的效率。整个优化过程实现了全参数操作,便于设计的反复修改。本课题以有限元法作为结构分析手段,建立了金刚石六面顶压机的关键零部件的有限元分析系统褪堤褰O低砅/行Ъ桑⒉捎妹舳确治黾际酰在考虑疲劳强度的条件下,完成了铰链梁的结构优化设计,为金刚石六面顶压机关键零部件的设计提供了一套较为完整的设计方法和设计系统。同时,通过对实体建模软件疎和有限元分析软件姆治龊脱芯浚攵越铝戳旱木咛迩榭龊吞氐悖采用数据交换标准,实现了实体建模软件疎和有限元分析软件间的有效数据交换,形成了一个较为有效、完整的铰链粱疌集成设计系统,为疌/低臣傻难芯刻峁┝艘桓鲇幸娴某⑹浴构特点和受力情况的分析,以铰链梁重量为目标,选择其主要的鼋峁钩叽缥I杓变量滋宓哪谕獗谥本丁⑼苟暮穸取⒏滋宓纳疃鹊,在满足铰链梁静强度、刚度、边界约束,特别是疲劳强度的条件下,建立了基于疲劳强度的铰链梁结构优化设计数学模型。同时,选择四面体二次等参单元对铰链梁进行了网格划分,依据《弹性力学》的厚壁圆筒理论对铰链梁进行了载荷分析和计算,建立了铰链梁的有限元力学模型。通过在械姆治黾扑悖玫搅私铝戳航岬愕奈灰坪陀ακ荩Q榱私铝戳结构在工况下的变形、应力分布和应力集中,所得到的结果数据证明与实际情况相符合。在研究分析参数化特征建模技术理论的基础上,建立了铰链梁结构的特征组成和特征父子关系,在疎中创建了基于特征的铰链梁三维实体模型。利用腁问镅裕嘀屏私铝戳旱慕峁褂呕杓瞥绦騉创建了铰链梁的优化分析文件和优化控制文件,采用零阶优化方法进行了铰链梁的结构优化设计,得到了精确可靠的设计参数,有效地提高了铰链梁的抗疲劳性能和强度。本课题为新型金刚石六面顶压机的研制提供了一种精确、可靠的设计方法。关键词:铰链梁,结构优化设计,有限元法,疌/低臣桑卣鹘敏度分析郑州大学硕士论文
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墚鬏畆年耲郑重声明本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的,学位论文没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为,否则,本人愿意承担由此产生的一切法律责任和法律后果,特此郑重声明。学位论文作者┟:
第一章绪论甶课题的提出随着当今世界科学的发展和技术的进步,人们对新型材料、特种材料有了更高的要求。金刚石俗称钻石,是由具有饱和性和方向性的共价键结合起来的晶体,也是目前自然界中已知硬度最高的物质,在工业中大有可为。由于金刚石硬度高、耐磨性好,可广泛用于切削、磨削、钻探;由于导热率高、电绝缘性好,可作为半导体装置的散热板;由于其优良的透光性和耐腐蚀性,在电子工业中也得到广泛应用。世纪末,人们发现身价高贵的金刚石竟然是碳的一种同素异形体,由此,制备人造金刚石就成为了许多科学家的光荣与梦想。年,美国通用电气公司利用制造的高温高压静电设备,得到了世界上第一批工业用人造金刚石小晶体,从而开创了工业规模生产人造金刚石磨料的先河。半个多世纪以来,人造金刚石得到很大发展,其某些性能都超过了天然金刚石,完全可以满足各工业应用领域的需求。人造金刚石做为天然金刚石的替代品,以其价格和数量上的优势,迅速得到了推广和应用。年,我国自行合成了第一颗人造金刚石。经过多年的努力,中国金刚石工业已经形成了独具特色的完整工业体系。目前世界工业金刚石年产量约亿克拉分天然金刚石、立方氮化硼夜嗽旖鸶帐瓴恳汛诳死际澜缱懿量的%以上,堪称人造金刚石生产第一大国。同时我国人造金刚石产品的品位也在逐年提高,行业整体技术水平有了明显上升。但是,我国人造金刚石生产也存在不少问题,无论是金刚石还是其制品,质量均属中低档次,产品的品级低,粒度细,抗冲击强度和热稳定性不够高,高品质人造金刚石生产技术水平不高,与发达差别较大。目前,我国基本上还只是出口一些低价位的磨料级金刚石。合成人造金刚石的机理是在高