【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 節(jié)移的二數(shù)?？梢园颜麄€(gè)彈的變能看成是各個(gè)變?cè)淖冃蝿?shì)和，并把載勢(shì)能也用節(jié)移來(lái)表示。這樣，系統(tǒng)的總勢(shì)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(shì)理，即在所有能滿足邊界條件的節(jié)移中，使系統(tǒng)的總勢(shì)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(shì)能二數(shù)的極值問(wèn)題化成了普通多元二數(shù)的極值問(wèn)題，即求彈能總勢(shì)能對(duì)節(jié)移的偏導(dǎo)問(wèn)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(jìn)行計(jì)算。有限是一種近似的數(shù)法。他的誤差主要來(lái)源于離和位移插數(shù)，也即所采用的力學(xué)計(jì)型是以有限個(gè)單元僅在節(jié)點(diǎn)處相連接的組合體代替真實(shí)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(shí)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(jiǎn)介ABAQUS是一套功能強(qiáng)大的工程模擬的有限元軟件，其解決問(wèn)題的范圍從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問(wèn)題。 ABAQUS 包括一個(gè)豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫(kù)。并擁有各種類型材料模型庫(kù)，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(wèn)題，還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問(wèn)題，例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)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(jiǎn)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(guò)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(gè)統(tǒng)一、易于操作環(huán)境之下，不論對(duì)于初學(xué)者還是有經(jīng)驗(yàn)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(jìn)行模型更新而不丟失任何用戶定義的分析特征。Abaqus/CAE開(kāi)放的用戶定制工具提供了強(qiáng)大的自動(dòng)化分析流程解決方案，這樣仿真專家可以定制驗(yàn)證好的工作流程，將仿真知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)固化到其中。Abaqus/CAE同樣提供強(qiáng)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(jiǎn)介 ABAQUS 拓?fù)鋬?yōu)化模塊(ATOM)具有先進(jìn)的非線性結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和工程師供滿足結(jié)構(gòu)需求和制造藝的設(shè)計(jì)，同時(shí)提高產(chǎn)品性能、降低產(chǎn)品質(zhì)量和費(fèi)用。ATOM能夠使ABAQUS用戶對(duì)單個(gè)部件或者裝配體進(jìn)行拓?fù)浜屯庑蝺?yōu)化，同時(shí)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(jì)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?fù)鋬?yōu)化和形狀優(yōu)化。拓?fù)鋬?yōu)化（Topology optimization）通過(guò)分析過(guò)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(jì)目標(biāo)。形狀優(yōu)化（Shape optimization）則是在分析中對(duì)指定的優(yōu)化區(qū)域不斷移動(dòng)表面節(jié)點(diǎn)從而達(dá)到減小局部應(yīng)力集中的優(yōu)化目標(biāo)。拓?fù)鋬?yōu)化開(kāi)始于包含指定條件（例如邊界條件和載荷）的初始設(shè)計(jì)開(kāi)始。優(yōu)化分析過(guò)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(jì)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?fù)鋬?yōu)化過(guò)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?fù)鋬?yōu)化分析中。另外，拓?fù)鋬?yōu)化同樣可以考慮標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品制造過(guò)程。例如鑄造和沖壓?？梢詢鼋Y(jié)指定區(qū)域、應(yīng)用數(shù)量尺寸、對(duì)稱性及耦合約束。第2章 液壓機(jī)的工作原理和主要零部件 液壓機(jī)工作原理液壓機(jī)是根據(jù)原理制成，其工作原理如圖21所示。兩個(gè)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(shí)，液壓的壓力為。根據(jù)原理，在密閉的容器中，對(duì)于靜質(zhì)的液體，一點(diǎn)的會(huì)大小不變的迅速到液體各點(diǎn)，即此容液體的在各個(gè)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(jī)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(huì)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(jī)的結(jié)構(gòu)三柱式液是最常見(jiàn)的液，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)中。四立柱機(jī)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(jī)身結(jié)構(gòu) 液的各個(gè)部件都安裝在機(jī)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。活動(dòng)則靠分布在四個(gè)角上的裝在四個(gè)立柱上，活動(dòng)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(dòng)其上動(dòng)。為以免活動(dòng)橫梁下降得過(guò)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(gè)限位套，用來(lái)約束活動(dòng)橫梁下降的最低位置，保證活動(dòng)橫梁在最低位置時(shí)不會(huì)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(tái)面上要安裝模具，所以一般會(huì)有安裝結(jié)構(gòu)，通常是T形槽。在液壓機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)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(dòng)橫梁的上下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，又充當(dāng)導(dǎo)軌作用，所以要求機(jī)身特別是立柱應(yīng)具有足夠的剛度、強(qiáng)度和制造精度。三梁四柱式液壓機(jī)的工作過(guò)程大致如下：我們使用液壓機(jī)進(jìn)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(dòng)的下表面上，隨著活動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。下常安裝在下的工作臺(tái)上，是固定的。當(dāng)開(kāi)制時(shí)，就會(huì)在工中注入高，高壓油產(chǎn)生的壓用在工塞上，使其向下運(yùn)動(dòng)，這樣就帶動(dòng)活動(dòng)及安裝在上面的上下運(yùn)動(dòng)，放在上之間的材料就會(huì)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(dòng)連接在一起。需要回程的時(shí)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(yùn)動(dòng)，使上分離并帶動(dòng)活動(dòng)回到起始位置，完成一個(gè)工環(huán)。 液壓機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu) 立柱的結(jié)構(gòu)三柱式的機(jī)架是常用的機(jī)架形式之一。上下和四柱是緊結(jié)在一起形成一個(gè)封閉的空架。在液壓機(jī)工作的過(guò)程中，機(jī)架本身是受到全部的工作載荷的，而其中的四個(gè)立柱更是主要的受力部件。因此對(duì)四根立柱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究對(duì)于提高整個(gè)機(jī)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(jī)的最大壓制力密切相關(guān)。通常來(lái)說(shuō)，壓制力較小的，立柱大都設(shè)計(jì)成空心；壓制力較大的立柱多設(shè)計(jì)成空心，這是因?yàn)榱⒅^粗，鍛造時(shí)中間部位難以鍛透，所以將立柱中心鉆透，便于檢測(cè)立柱的性能。設(shè)計(jì)立柱時(shí)還有以下幾點(diǎn)需要注意：(1)立柱應(yīng)有較高的可靠性，即較長(zhǎng)的壽命。傳統(tǒng)的局部預(yù)緊框架壓機(jī)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(fèi)時(shí)很多，停產(chǎn)損失嚴(yán)重。因此，立柱的設(shè)計(jì)必須使立柱主體具有與橫梁相當(dāng)?shù)膲勖?2)立柱剛度對(duì)框架整體性有一定影響，剛度越高，對(duì)框架保持整體性越不利，但剛度降低又會(huì)影響導(dǎo)向精度，兩者問(wèn)需要權(quán)衡。(3)立柱為長(zhǎng)寬比很大的零件，存在多種可能的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)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(jià)，縮短制造周期。 三橫梁的結(jié)構(gòu)三個(gè)(上、活動(dòng)及下)外形輪廓尺寸很大，若是將做成實(shí)心的，那么將會(huì)使用很多的材料且其重量也會(huì)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(qiáng)筋，以提高箱體剛度，降低局部應(yīng)力。當(dāng)然，對(duì)于巨型的橫梁來(lái)說(shuō)，做成箱體是比較合適，但是對(duì)于中小型的液壓機(jī)來(lái)說(shuō)，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(huì)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(jì)成較大的圓角。 隨著焊接技術(shù)的日漸成熟，大型液壓機(jī)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(diǎn)：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(duì)焊接技術(shù)要求較高，而且焊接后的橫梁需要進(jìn)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(shí)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(shí)需要和四個(gè)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(shí)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(shí)，對(duì)于一些中、小型的單缸液壓機(jī)來(lái)說(shuō)，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(duì)于中小型液壓機(jī)，應(yīng)有l(wèi)～2mm的配合間隙，但是在實(shí)際安裝過(guò)程中，由于立柱垂直度公差的存在，而使四個(gè)立柱無(wú)法同時(shí)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(jī)中則可加調(diào)整