【文章內(nèi)容簡介】 節(jié)移的二數(shù)?？梢园颜麄€彈的變能看成是各個變元的變形勢和，并把載勢能也用節(jié)移來表示。這樣，系統(tǒng)的總勢能也必然是節(jié)移的二次函數(shù)。再利用彈學(xué)中的最小勢理，即在所有能滿足邊界條件的節(jié)移中，使系統(tǒng)的總勢能為最小位移就是能滿足平衡條件的節(jié)移，因而是真移。于是便將勢能二數(shù)的極值問題化成了普通多元二數(shù)的極值問題，即求彈能總勢能對節(jié)移的偏導(dǎo)問題，由此得到一組以節(jié)移為未知數(shù)的多元線數(shù)方程，從而可以進行計算。有限是一種近似的數(shù)法。他的誤差主要來源于離和位移插數(shù)，也即所采用的力學(xué)計型是以有限個單元僅在節(jié)點處相連接的組合體代替真實的連性體，而所選取的位移插數(shù)也很難反映單移變化的真實情況。但是，合理地選分單元、合理地選取位移插數(shù)等條件下，可以減差并使有限單的解趨近確解。 有限元分析軟件ABAQUS簡介ABAQUS是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問題。 ABAQUS 包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤巖石等地質(zhì)材料，作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結(jié)構(gòu)(應(yīng)力/位移)問題，還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問題，例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析(流體滲透/應(yīng)力耦合分析)及壓電介質(zhì)分析。 ABAQUS/CAE簡介使用Abaqus/CAE用戶可以快速高效創(chuàng)建、修改、監(jiān)控、診斷以及可視化ABAQUS分析過程。Abaqus/CAE用戶界面將建模、分析、任務(wù)管理和結(jié)果可視化功能集成為一個統(tǒng)一、易于操作環(huán)境之下，不論對于初學(xué)者還是有經(jīng)驗的用戶，都非常易學(xué)和高效。Abaqus/CAE支持類似CAD一樣的交互式功能，例如基征、參數(shù)化建模、交互式和腳本操作、用戶定制界面等。在Abaqus/CAE中，用戶可以創(chuàng)建幾何模型，也可以導(dǎo)入CAD模型，或者基于幾何生成網(wǎng)格，而這些網(wǎng)格跟CAD模型不再關(guān)聯(lián)。CATILA VSolidWorks和 Pro/ENGINEER的交互式接口可以保證CAD和CAE裝配模型的一致性，并且可以快速地進行模型更新而不丟失任何用戶定義的分析特征。Abaqus/CAE開放的用戶定制工具提供了強大的自動化分析流程解決方案，這樣仿真專家可以定制驗證好的工作流程，將仿真知識和經(jīng)驗固化到其中。Abaqus/CAE同樣提供強大的后處理能，使得用戶可以讀取操作任何ABAQUS分析的結(jié)果。 ABAQUS/ATOM簡介 ABAQUS 拓撲優(yōu)化模塊(ATOM)具有先進的非線性結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能，為產(chǎn)品設(shè)計師和工程師供滿足結(jié)構(gòu)需求和制造藝的設(shè)計，同時提高產(chǎn)品性能、降低產(chǎn)品質(zhì)量和費用。ATOM能夠使ABAQUS用戶對單個部件或者裝配體進行拓撲和外形優(yōu)化，同時考慮材料非線性、接觸非線性和幾何非線性的影響。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計能夠使得結(jié)構(gòu)組件輕量化，并滿足剛度和耐久性要求。ABAQUS 提供了兩種優(yōu)化方法——拓撲優(yōu)化和形狀優(yōu)化。拓撲優(yōu)化（Topology optimization）通過分析過程中不斷修改最初模型中指定優(yōu)化區(qū)域的單元材料性質(zhì)，有效地從分析的模型中移走/增加單元而獲得最優(yōu)的設(shè)計目標(biāo)。形狀優(yōu)化（Shape optimization）則是在分析中對指定的優(yōu)化區(qū)域不斷移動表面節(jié)點從而達到減小局部應(yīng)力集中的優(yōu)化目標(biāo)。拓撲優(yōu)化開始于包含指定條件（例如邊界條件和載荷）的初始設(shè)計開始。優(yōu)化分析過程在符合優(yōu)化約束（比如最小體積或者最大位移）的前提下改變初始設(shè)計區(qū)域的單元密度和剛度從而確定結(jié)構(gòu)新的材料分布方式。ABAQUS 可以應(yīng)用如下目標(biāo)到拓撲優(yōu)化過程中：1） 應(yīng)變能（結(jié)構(gòu)剛度的度量值）2） 特征頻率3） 內(nèi)力和支反力4） 重量和體積5） 重心6） 慣性矩。可以應(yīng)用其他相同約束變量到拓撲優(yōu)化分析中。另外，拓撲優(yōu)化同樣可以考慮標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品制造過程。例如鑄造和沖壓。可以凍結(jié)指定區(qū)域、應(yīng)用數(shù)量尺寸、對稱性及耦合約束。第2章 液壓機的工作原理和主要零部件 液壓機工作原理液壓機是根據(jù)原理制成，其工作原理如圖21所示。兩個充滿工作的具有柱塞的容腔，由管連接。當(dāng)小柱塞1上的作用力為，且其工作面積為時，液壓的壓力為。根據(jù)原理，在密閉的容器中，對于靜質(zhì)的液體，一點的會大小不變的迅速到液體各點，即此容液體的在各個方向上都等的。因此，在大柱塞2上將產(chǎn)生向上的作用力，迫使工件3受力變形，且式中大柱塞2的工作面積。圖21 液壓壓機工作原理圖1小柱塞 2大柱塞 3工件 如果P的足夠大，產(chǎn)生用力將會相當(dāng)大。此處假設(shè)是不可壓縮的，而及也假設(shè)為絕性，不發(fā)生彈變。 三梁四柱式液壓機的結(jié)構(gòu)三柱式液是最常見的液，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)中。四立柱機身由上橫梁、底座和四柱組成，每柱都由螺母分別與上、下橫固連接在一起，組成一固的受架。結(jié)構(gòu)如圖22所示。 圖22三梁四柱機身結(jié)構(gòu) 液的各個部件都安裝在機身上，其中工是安裝在上的中間孔中，頂出缸安裝在下的中間孔?；顒觿t靠分布在四個角上的裝在四個立柱上，活動上方與工作缸的相連接（一般采用球接，以減小的不性），由帶動其上動。為以免活動橫梁下降得過多，使工作活塞撞擊液壓缸的密封元件，需要在四根立柱上各裝上一個限位套，用來約束活動橫梁下降的最低位置，保證活動橫梁在最低位置時不會破壞液壓缸的密封元件。上、下橫梁的結(jié)構(gòu)都是鑄造而成的箱體，但是下橫梁的臺面上要安裝模具，所以一般會有安裝結(jié)構(gòu)，通常是T形槽。在液壓機運行過程中，機身是要承受全部工作載荷的，而其中，立柱又是主要的受力構(gòu)件，并且在活動橫梁的上下運動的過程中，又充當(dāng)導(dǎo)軌作用，所以要求機身特別是立柱應(yīng)具有足夠的剛度、強度和制造精度。三梁四柱式液壓機的工作過程大致如下：我們使用液壓機進行成形加工是需要模具，模具一般分上模和下模。上常是安裝在活動的下表面上，隨著活動而運動。下常安裝在下的工作臺上，是固定的。當(dāng)開制時，就會在工中注入高，高壓油產(chǎn)生的壓用在工塞上，使其向下運動，這樣就帶動活動及安裝在上面的上下運動，放在上之間的材料就會在上下模的擠壓作用下成形。成形完成后，上就得分離，它們的分離是靠回完成的，回程油缸是安裝在下上，回程缸的和活動連接在一起。需要回程的時候,工作油缸連接的低，回程油缸連接高，這樣回程就能在高的作用下向上運動，使上分離并帶動活動回到起始位置，完成一個工環(huán)。 液壓機機架結(jié)構(gòu) 立柱的結(jié)構(gòu)三柱式的機架是常用的機架形式之一。上下和四柱是緊結(jié)在一起形成一個封閉的空架。在液壓機工作的過程中，機架本身是受到全部的工作載荷的，而其中的四個立柱更是主要的受力部件。因此對四根立柱的結(jié)構(gòu)進行研究對于提高整個機架剛度和承載能力是非常必要的。立柱的結(jié)構(gòu)和液壓機的最大壓制力密切相關(guān)。通常來說，壓制力較小的，立柱大都設(shè)計成空心；壓制力較大的立柱多設(shè)計成空心，這是因為立柱較粗，鍛造時中間部位難以鍛透，所以將立柱中心鉆透，便于檢測立柱的性能。設(shè)計立柱時還有以下幾點需要注意：(1)立柱應(yīng)有較高的可靠性，即較長的壽命。傳統(tǒng)的局部預(yù)緊框架壓機若更換立柱，必須卸除上橫梁及其所有相關(guān)零件，相當(dāng)于一次大修，費時很多，停產(chǎn)損失嚴(yán)重。因此，立柱的設(shè)計必須使立柱主體具有與橫梁相當(dāng)?shù)膲勖?2)立柱剛度對框架整體性有一定影響，剛度越高，對框架保持整體性越不利，但剛度降低又會影響導(dǎo)向精度，兩者問需要權(quán)衡。(3)立柱為長寬比很大的零件，存在多種可能的設(shè)計方案，設(shè)計中應(yīng)在保證其性能的前提下，使其具有良好的制造工藝性，以降低其造價，縮短制造周期。 三橫梁的結(jié)構(gòu)三個(上、活動及下)外形輪廓尺寸很大，若是將做成實心的，那么將會使用很多的材料且其重量也會非常大。使用橫梁一般做成箱形，在箱體留有安裝立柱和缸體所必要的一些孔。箱體的承載能力較弱，故在承載大的地方需添加一些加強筋，以提高箱體剛度，降低局部應(yīng)力。當(dāng)然，對于巨型的橫梁來說，做成箱體是比較合適，但是對于中小型的液壓機來說，上橫梁一般是鑄造而成，使用的材料一般為ZG35鑄鋼，由于鑄件的厚度會影響冷卻的快慢，為了避免冷卻的先后使得橫梁產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)避免橫梁各處厚度驟變，若厚度發(fā)生驟變，那么在驟變區(qū)域應(yīng)設(shè)計成較大的圓角。 隨著焊接技術(shù)的日漸成熟，大型液壓機的橫梁大都采用焊接的形式，采用焊接的橫梁有著如下的優(yōu)點：所用的材料減少使橫梁的質(zhì)量下降、生產(chǎn)周期減短和成本下降等。但大型焊接橫梁對焊接技術(shù)要求較高，而且焊接后的橫梁需要進行一系列熱處理，尤其是焊接部位的應(yīng)力變化規(guī)律難以掌控，這就導(dǎo)致焊接橫梁的力學(xué)性能不夠穩(wěn)定，使用時容易產(chǎn)生裂紋，因此受到一定的制約。 （1）上橫粱 上橫梁需要安裝工作缸，同時需要和四個立柱固結(jié)在一起，所以上橫梁的結(jié)構(gòu)一般有工作缸孔和立柱孔，有時上橫梁的兩側(cè)還需考慮安裝回程缸和平衡缸。在鑄造能力許可時，對于一些中、小型的單缸液壓機來說，在鑄造條件許可的條件下，可以考慮缸梁一體式的結(jié)構(gòu)。上橫梁的立柱孔應(yīng)比立柱插入部分的外徑要略大，對于中小型液壓機，應(yīng)有l(wèi)～2mm的配合間隙，但是在實際安裝過程中，由于立柱垂直度公差的存在，而使四個立柱無法同時安裝的現(xiàn)象。還有下孔的間隙可比上孔的間隙略大，中間不配合的區(qū)域甚至可在直徑上增大50mm。在大型的液壓機中則可加調(diào)整