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液壓機(jī)的模型包括上橫梁、中橫梁、下橫梁、拉桿、液壓缸、立柱、工作臺(tái)。采用Pro/E軟件建立本體各個(gè)部分的三維模型，同時(shí)考慮到模型真實(shí)和降低有限元分析的計(jì)算量，對(duì)整體結(jié)構(gòu)影響較小的局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，略去了一些倒角、圓角、吊耳等。
考慮到液壓機(jī)的模型結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，裝配模型采用實(shí)體單元SOLID45，劃分單元1052870個(gè)，節(jié)點(diǎn)247601個(gè)。液壓機(jī)機(jī)架各部件之間存在多處接觸，接觸是工程分析非線性問題中比較復(fù)雜的一類。ANSYS軟件中提供的接觸定義類型有5類。根據(jù)液壓機(jī)實(shí)際工作情況，對(duì)整個(gè)模型的每個(gè)零件和它接觸的零件之間設(shè)置接觸對(duì)，每個(gè)接觸對(duì)由目標(biāo)而和接觸而組成。并對(duì)各個(gè)接觸對(duì)進(jìn)行詳細(xì)的定義。實(shí)際工作時(shí)拉桿與上橫梁、下橫梁之間的接觸不存在滑移，采用綁定接觸，上橫梁、下橫梁與立柱之間的接觸而可能出現(xiàn)裂縫，采用粗糙接觸，工作臺(tái)與下橫梁采用綁定接觸，中橫梁和立柱之間采用標(biāo)準(zhǔn)接觸。
考慮到液壓機(jī)在偏心載荷下比中心載荷下受力情況更危險(xiǎn)，本研究將主要研究快鍛液壓機(jī)在偏載工作狀態(tài)下的受力情況。通常，快鍛液壓機(jī)的受力狀態(tài)主要分成以下3種工作狀態(tài)：偏心載荷下的墩粗工作狀態(tài)，偏心載荷下的快鍛工作狀態(tài);偏心載荷下的拔長(zhǎng)工作狀態(tài)。
通過分別對(duì)上述3種工作狀態(tài)進(jìn)行有限元計(jì)算和分析，得到在以上3種工作狀態(tài)中，液壓機(jī)在偏心載荷下的墩粗工作狀態(tài)時(shí)的受力情況最危險(xiǎn)。由此得到如果液壓機(jī)在偏載墩粗工作狀態(tài)下能可靠、安全地工作，那么在其他狀態(tài)下也可以順利完成鍛壓任務(wù)。由于文章篇幅有限，文中僅對(duì)偏載墩粗狀態(tài)下的液壓機(jī)進(jìn)行模擬計(jì)算，液壓機(jī)的鍛造壓力分級(jí)為30/42/72 MN，最大的墩粗力為80 MN。工作缸固定在上橫梁上，工作缸內(nèi)裝有工作柱塞，與活動(dòng)橫梁相連接。液壓機(jī)工作時(shí)，高壓液體進(jìn)入工作缸后，對(duì)柱塞會(huì)產(chǎn)生很大的壓力，推動(dòng)柱塞、活動(dòng)橫梁、上砧向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)工件進(jìn)行加工。
由于液壓機(jī)的機(jī)架通過地腳螺栓固定，故對(duì)下橫梁的8個(gè)螺栓孔施加全約束。
由于全預(yù)緊組合機(jī)架自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，已成為大中型液壓機(jī)機(jī)架的首選結(jié)構(gòu)形式。預(yù)緊力參數(shù)的設(shè)計(jì)和預(yù)緊方式直接關(guān)系到該機(jī)架的穩(wěn)定性、安全性和工件的加工精度，是機(jī)架設(shè)計(jì)的核心問題。采用超高壓泵裝置對(duì)液壓機(jī)進(jìn)行液壓預(yù)緊，通過預(yù)緊螺母、墊圈使得拉桿全長(zhǎng)產(chǎn)生預(yù)緊拉力，同時(shí)對(duì)上橫梁、下橫梁、立柱施加預(yù)緊壓力，從而構(gòu)成了雙柱預(yù)應(yīng)力組合受力機(jī)架。
有限元模擬計(jì)算中對(duì)預(yù)應(yīng)力的施加一般有3種方法。(1)等效力法。基本原理是對(duì)預(yù)緊結(jié)構(gòu)施加等效荷載。是一種在有限元模型中把多根拉桿所承受的拉力等效為一個(gè)而壓力，直接施加等效載荷在預(yù)緊螺母的作用而的方法。這種方法不用建立拉桿和預(yù)緊螺母的有限元模型，所以不能模擬真實(shí)結(jié)構(gòu)中預(yù)緊螺母和上、下橫梁的接觸問題。由于沒有建立螺栓的模型，只施加了等效載荷模擬預(yù)緊力，從而減少了計(jì)算量，方便求解。但對(duì)于復(fù)雜的大型結(jié)構(gòu)難以計(jì)算等效載荷且計(jì)算誤差較大。(2)溫度法。溫度法比較常用，在不涉及熱分析的結(jié)構(gòu)分析中非常實(shí)用。但對(duì)于復(fù)雜螺栓預(yù)緊結(jié)構(gòu)來說，該法具有計(jì)算量大、費(fèi)時(shí)、易出錯(cuò)等缺點(diǎn)。(3)預(yù)緊單元法。ANSYS提供了以預(yù)緊單元為手段的螺栓預(yù)緊效果模擬方法。該方法能夠自動(dòng)生成預(yù)緊單元，并進(jìn)行多個(gè)螺栓預(yù)緊序列的載荷控制。
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