【正文】 數(shù)小時內(nèi)完成人們需要數(shù)月才能完成的編程工作。最可貴的是該系統(tǒng)已放到了互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上，世界各地的用戶可以在任何時候，任何地方，采用一臺計(jì)算機(jī)使用這一軟件。用戶只需給出他所要求解的有限元問題，就可得到全部的有限元程序，并且在其計(jì)算機(jī)上自動編譯運(yùn)行，直至獲得他所要的計(jì)算結(jié)果。該系統(tǒng)已為美國、德國、加拿大等國家和地區(qū)及國內(nèi)40多個單位應(yīng)用，并取得了巨大成果。 有限元分析的基本思想有限元法師數(shù)學(xué)、力學(xué)及計(jì)算機(jī)科學(xué)相互滲透、綜合利用的邊緣科學(xué)，是現(xiàn)代科學(xué)和工程計(jì)算方面最令人鼓舞的重大成就之一。其基本思想是將一個連續(xù)的實(shí)際結(jié)構(gòu)（彈性連續(xù)體）劃分為一組有限個、且按一定的方式相互連接在一起的單元的組合體進(jìn)行研究。這些單元僅在節(jié)點(diǎn)處連接，單元之間的載荷也僅由節(jié)點(diǎn)傳送。這個把連續(xù)體劃分為離散結(jié)構(gòu)的過程成為有限元的離散化，也叫單元劃分。有限個的單元稱為有限單元，簡稱單元。利用離散而成的有限元集合體代替原來的彈性連續(xù)體，建立近似的力學(xué)模型，對該模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，通過對這些單元分別進(jìn)行分析，建立其位移與內(nèi)力之間的關(guān)系，以變分原理為工具，將微分方程化為代數(shù)方程，再將單元組裝成結(jié)構(gòu)，形成整體結(jié)構(gòu)的剛度方程。離散后單元節(jié)點(diǎn)的設(shè)置、性質(zhì)和數(shù)目應(yīng)根據(jù)問題的性質(zhì)、描述變形形態(tài)的需要和計(jì)算精度而定（一般情況下，單元劃分越細(xì)則描述變形情況越精確，即越接近實(shí)際變形，但計(jì)算量也越大）。所以有限元法中分析的結(jié)構(gòu)已經(jīng)不是原有的物體或結(jié)構(gòu)物，而是同樣材料的眾多單元以一定方式連接成的離散物體。這樣做的結(jié)果造成用有限元分析計(jì)算所獲得的結(jié)果只能是近似的。離散化是有限元法的基礎(chǔ)，必須依據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，決定單元的類型、數(shù)目、形狀、大小以及排列方式，這樣做的目的是：將結(jié)構(gòu)分割成足夠小的單元，使得簡單位移模型能足夠近似地表示精確解，同時又不能太小，否則計(jì)算量很大。分析過程中首先從單元分析入手，確定單元內(nèi)的位移、應(yīng)變、應(yīng)力模式，并確定單元節(jié)點(diǎn)力與單元節(jié)點(diǎn)位移的關(guān)系，建立單元剛度矩陣。根據(jù)離散化結(jié)構(gòu)的連接方式，將各個單元剛度矩陣進(jìn)行組集，得到反應(yīng)整體結(jié)構(gòu)位移與載荷關(guān)系的總體剛度方程。通過求解該剛度方程可以得出各個單元的位移，再利用單元分析得到的關(guān)系可以求出單元應(yīng)力及其應(yīng)變?？梢姡邢拊治龅闹饕獌?nèi)容是：單元離散化、單元分析、整體分析。有限元法與傳統(tǒng)的力學(xué)方法有很大差別，正是這種差別，使得它能夠把許多難以求解的問題變的容易處理：（1）由于可任選單元體的形狀和尺寸，故可以：“組拼”出形狀復(fù)雜的機(jī)械零件。在做應(yīng)力分析時，無需對零件的幾何形狀作過多的簡化，從而提高了解題精度，擴(kuò)大了可解的范圍；（2）對于應(yīng)力集中區(qū)可以減小單元體尺寸來細(xì)加考慮；（3）對于各種復(fù)雜類型的外載荷都可以采取適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵浞峙渲凉?jié)點(diǎn)處來計(jì)算；（4）易于解決有初應(yīng)力、熱應(yīng)力的問題；（5）易于處理材料的不均勻性，對各向異性材料也可求解；（6）可以解決材料的非線性和結(jié)構(gòu)的非線性問題；（7）采用大型的通用有限元程序，可一次計(jì)算大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移、震動和穩(wěn)定性。由于計(jì)算機(jī)求解方程組的能力非常強(qiáng)大，構(gòu)造模型又非常準(zhǔn)確，因而有限元法在計(jì)算機(jī)上使用極為普遍。有限元方法計(jì)算精度高，速度快，可縮短設(shè)計(jì)試制周期和降低成本。目前，優(yōu)秀的繪圖系統(tǒng)軟件都配有有限元分析程序窗口。當(dāng)圖形繪制完畢，可立即進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)劃分，并進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。通過不斷修改圖形和反復(fù)計(jì)算，能夠使設(shè)計(jì)質(zhì)量大幅度提高。有限元法可用于各種模擬和分析方法中，在固體力學(xué)、流體力學(xué)、機(jī)械工程、土木工程、電器工程等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。由于其所涉及問題和算法基本上都是來源于工程實(shí)際，應(yīng)用于工程中，其解決工程實(shí)際問題的能力愈來愈強(qiáng)。在汽車領(lǐng)域，有限元法可用于建立汽車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的震動模型，還可以用于設(shè)計(jì)的剛度與變形分析、設(shè)計(jì)的應(yīng)力與疲勞分析、碰撞模擬和塑性變形分析等。 有限元分析基本過程應(yīng)用有限元法求解彈塑性問題的分析過程，概括起來可以分為以下幾個步驟：（1）結(jié)構(gòu)離散化結(jié)構(gòu)離散化就是將結(jié)構(gòu)分成有限個小的單位體，單元與單元、單元與邊界之間通過節(jié)點(diǎn)聯(lián)接。結(jié)構(gòu)的離散化關(guān)系到計(jì)算精度與計(jì)算效率，結(jié)構(gòu)離散化處理主要包括3個方面內(nèi)容：單元類型選擇、單元劃分、節(jié)點(diǎn)編碼。（2）單元特性分析分析得到單元節(jié)點(diǎn)力與節(jié)點(diǎn)位移之間的力學(xué)關(guān)系，建立計(jì)算單元剛度矩陣。實(shí)體單元的剛度矩陣需要先假設(shè)單元內(nèi)部的位移差值模式，由變分原理(最小勢能原理)導(dǎo)出。（3）結(jié)構(gòu)分析有限元法的基本原則之一就是滿足相鄰單元在公共節(jié)點(diǎn)上的位移協(xié)調(diào)條件，于是，相鄰單元在公共節(jié)點(diǎn)對應(yīng)位移自由度上的剛度系數(shù)被疊加到一起，共同抵抗公共節(jié)點(diǎn)的變位。其具體處理形式為：在一個機(jī)構(gòu)總體剛度矩陣中單元剛度矩陣元素之間的分塊疊加。與之相應(yīng)的，所有節(jié)點(diǎn)載荷也按照結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)編號次序組成結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)載荷列向量，建立起整個機(jī)構(gòu)的所有節(jié)點(diǎn)載荷與節(jié)點(diǎn)位移之間的關(guān)系，即結(jié)構(gòu)的總體剛度方程，其系數(shù)矩陣即結(jié)構(gòu)總體的剛度矩陣。（4）引入邊界條件在總體剛度方程中引入邊界條件，通過邊界約束條件的施加，排除了系統(tǒng)發(fā)生整體剛性位移的可能性，使得在一定載荷作用下結(jié)構(gòu)位移可以唯一的確定。（5）求解線性方程組通過各種線性代數(shù)方程組的求解方法求得方程組的解，即得到結(jié)構(gòu)各個節(jié)點(diǎn)的位移。方程組的解法主要有兩種：直接解法和迭代解法。在世界應(yīng)用中，直接解法是目前最有效的解法。目前所用的最有效的直接求解法基本上屬于高斯除去法的應(yīng)用。單元內(nèi)部任一點(diǎn)的位移通過節(jié)點(diǎn)位移插值得到，而應(yīng)變、應(yīng)力等量可通過位移導(dǎo)出。（6）后處理與計(jì)算結(jié)果的評價得到節(jié)點(diǎn)位移后，可進(jìn)一步得到應(yīng)變、應(yīng)力等量，并進(jìn)行結(jié)果的可視化后處理，進(jìn)行各種物理量的圖形及動畫顯示等實(shí)用操作。 ADNIA軟件介紹ADINA是全球功能最為強(qiáng)大、技術(shù)最為領(lǐng)先的非線性及多物理場耦合求解商業(yè)程序系統(tǒng)，其分析類型包括結(jié)構(gòu)、T分析、F分析、TMC分析、FSI分析，其中FSI（流固耦合）分析是全球功能最強(qiáng)大的。ADINA分析過程包括3個主要的步驟：(1)創(chuàng)建有限元模型① 創(chuàng)建或輸入有限元模型。② 定義材料屬性。③ 劃分網(wǎng)格（產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)及單元）。④ 定義單元節(jié)點(diǎn)屬性。(2)施加荷載并求解① 施加荷載。② 設(shè)定約束條件。③ 求解。(3)查看結(jié)果①查看分析結(jié)果。②檢驗(yàn)結(jié)果。 靜力分析因?yàn)橐簤焊自诓煌墓ぷ鳝h(huán)境下受到不同類型的力作用從而產(chǎn)生許符合變形，本文只討論液壓缸的缸筒和缸桿在應(yīng)變和彈性能下的變形狀態(tài)，首先創(chuàng)建缸筒的有限元模型，定義缸筒的材料屬性，劃分缸筒的網(wǎng)格，如圖51所示。 圖51 缸筒網(wǎng)格然后對缸筒加荷載，設(shè)定約束條件，計(jì)算。分析缸筒可以承受的最大載荷，如圖52和圖53所示。圖52缸筒的應(yīng)力變形圖53 缸筒靜力分析缸桿與缸筒的操作相同，先創(chuàng)建缸桿的有限元模型，定義缸桿的材料屬性，劃分缸桿的網(wǎng)格，如圖54所示。圖54 缸桿網(wǎng)格然后對缸桿加荷載，設(shè)定約束條件，計(jì)算。分析缸桿可以承受的最大載荷，如圖55和圖56所示。圖55 缸桿的靜力分析圖53 缸桿的應(yīng)力變形 總結(jié)與分析通過上面對缸桿和缸筒應(yīng)力變形圖可以得知，缸筒內(nèi)側(cè)受力較大，活塞桿的斷面受力較大，但是并沒有超出材料的屈服極限，所以本次設(shè)計(jì)的液壓缸的缸筒和活塞桿符合本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作條件。第6章 沖床液壓站成本估算統(tǒng)計(jì) 元件明細(xì)名稱規(guī)格數(shù)量單價（元）合計(jì)（元）備注柱塞泵GFZB61900900上海氣動技術(shù)研究所空氣濾清器PAFBH25F1200200中國黎明液壓有限公司過濾器RF60101450450中國黎明液壓有限公司液位液溫計(jì)XYW2001150150中國黎明液壓有限公司壓力表YN601270270北京華德液壓工業(yè)集團(tuán)有限公司單向閥S20P1B1150150北京華德液壓工業(yè)集團(tuán)有限公司溢流閥DZC1023021XY1450450北京華德液壓工業(yè)集團(tuán)有限公司比例閥DLHZORTE4145004500Atos公司電磁換向閥22D210BH1240240北京華德液壓工業(yè)集團(tuán)有限公司液控?fù)Q向閥WHNG10C21230230北京華德液壓工業(yè)集團(tuán)有限公司蓄能器1800800上海立新液壓件廠聯(lián)軸器YL61160160樂清市樂特機(jī)械工程有限公司 液壓站報(bào)價明細(xì)序號報(bào)價項(xiàng)目價格（元）備注1元件費(fèi)87702材料費(fèi)20003加工費(fèi)20004管路內(nèi)外處理費(fèi)10005管路及接頭10006組裝實(shí)驗(yàn)費(fèi)15007調(diào)試及服務(wù)費(fèi)30008設(shè)計(jì)費(fèi)30009管理費(fèi)50010稅費(fèi)100011利潤5000總計(jì)28770結(jié) 論本文設(shè)計(jì)主要研究了沖床液壓系統(tǒng)。采用了比例換向閥，利用它的高頻響應(yīng)來實(shí)現(xiàn)快速換向；為實(shí)現(xiàn)液壓缸的快速運(yùn)動，系統(tǒng)中采用了差動連接快速運(yùn)動油路。在明確了油源設(shè)計(jì)要求后，完成了沖床液壓系統(tǒng)油源的設(shè)計(jì)，總結(jié)了油源設(shè)計(jì)需要注意的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并在油源設(shè)計(jì)時，為了清洗方便，將清洗蓋設(shè)計(jì)成了四個，前面兩個，后面兩個，在設(shè)計(jì)閥塊時，將閥裝在了一個閥塊上，再將閥塊底座與油箱蓋連接上，使其節(jié)省了空間。本文在對液壓缸設(shè)計(jì)的同時，為保證液壓缸的缸筒和缸桿滿足工作條件對其進(jìn)行了液壓缸缸桿和缸筒的靜力分析和應(yīng)力變形分析，其結(jié)果滿足工作條件。致 謝本文是在姜繼海教授的悉心指導(dǎo)下完成的，在你畢業(yè)設(shè)計(jì)這段期間，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神、精益求精的工作作風(fēng)，平易近人的品質(zhì)及獨(dú)到的見解，深深的激勵著我，同時也讓我學(xué)習(xí)到了很多。本課題承蒙沈陽中之杰流體傳動控制有限公司的幫助和支持，得到很多專業(yè)的前輩指點(diǎn)，特此致謝。感謝實(shí)驗(yàn)室全體老師和同窗們的熱情幫助和指導(dǎo)，感謝張健等師兄對我們悉心的幫助和指導(dǎo)。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對沖床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了更加深刻的了解，在設(shè)計(jì)中，學(xué)到了很多實(shí)踐性的東西，并且此次畢業(yè)設(shè)計(jì)還讓我學(xué)會了如何進(jìn)行論文格式的編排，如何協(xié)調(diào)可以利用的資源等。參考文獻(xiàn)[1] 劉延俊, 關(guān)浩, 周德繁. 液壓與氣壓傳動[M]. 北京: 高等教育出版社, 2007[2]許賢良， [M].北京:國防工業(yè)出版2011,(08):[3] 姜繼海. 液壓傳動[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社（第4版）, 2010[4] 王守城, 段俊勇, 液壓元件及選用[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2007[5] 毛平淮, 侯波, 壓力機(jī)床液壓系統(tǒng)[J]. 液壓與氣動, 2005,( 12):[6] 畢龍, 沖床液壓系統(tǒng)可靠性分析[J].液壓與氣動, 2011,(08): 左建民, 液壓與氣壓傳動[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2007[7] 姜繼海, 宋錦春, 高常識. 液壓與氣壓傳動[M]，北京：高等教育出版社，2009[8] 李松晶, 王清巖. 液壓系統(tǒng)經(jīng)典設(shè)計(jì)實(shí)例[M], 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2012[9] 張利平, 液壓傳動設(shè)計(jì)指南[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009[10] 中國機(jī)械工程學(xué)會職工高等教育專業(yè)學(xué)會. 液壓傳動[M]. 北京: 北京科學(xué)技術(shù)出版社, 1988[11] 李松晶, 叢大成, 姜洪州. 液壓系統(tǒng)原理圖分析技巧[M], 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009[12] 李松晶, 向東, 張瑋. 液壓氣動系統(tǒng)原理圖[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2013[13] 陳嵩. 液控單向閥在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].鄂鋼科技., 2009,(01):[14] 胡臻, 聶松林, 劉衛(wèi), 胡志, 威阮俊, 基于大中取小遺憾判據(jù)的液壓系統(tǒng)過濾器優(yōu)化配置的研究[J].液壓與氣動2011,(02):[15] 吳宗澤，機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊上冊 [J]機(jī)械工業(yè)出版社2002,（01）[16] 吳宗澤，機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊下冊 [J]機(jī)械工業(yè)出版社2002,（01）