MP160型双主机大梁冲机身结构有限元分析及优化设计【优秀】

    本科生毕业设计                毕业设计题目     MP160型双主机大梁冲机身结构                                                      有限元分析及优化 设计                                                     学  生  姓  名                                                               专       业                                                 班       级                                                                               指  导  教  师                                       完  成  日  期                                                毕业设计（论文）前期工作材料    学生姓名：               学号：                           系     部：                                                       专     业：                                                    设计（论文）题目：  MP160 型 双主机大梁冲机身 结构                               有限元分析及优化设计        指导老师：                                                  材   料   目   录  序号  名           称  数量  备注  1 毕业设计（论文）选题、审题表  1  2 毕业设计（论文）任务书  1  3 毕业设计（论文）实习调研报告  1  4 毕业设计（论文）开题报告（含文献综述）  1  5 毕业设计（论文）外文资料翻译（含原文）  1  6 毕业设计（论文）中期检查表  1                                                         年    月    日     毕业设计（论文） 选题、审题表  学  院   选  题  教  师  姓名   专  业     专业技术 职务   申报课题名称  MP160 型 双主机大梁冲机身 结构有限元分析及优化设计  课题性质              课题来源  A B C D            课题简介  本课题来源于江苏金方圆数控机床有限公司。 MP160 型 压力机是该公司根据市场需求而开发研制的产品。要求我们运用有限元分析技术对 MP160 型 压力机进行结构分析并给出优化方案。通过本课题的研究 ,为提高压力机产品的性能，质量和寿命，降低产品成本提供科学计算分析的依 据，增强其产品在市场的竞争力。  本课题的目的在于巩固和扩大学生在校期间所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决工程中的实际问题的能力；培养学生调查研究以及资料、信息获取和分析的能力；培养学生在设计过程中使用计算机的能力；培养学生撰写论文的能力；培养学生创新能力和创新精神。  通过本课题的研究，使学生能够掌握有限元建模、边界条件的确定、载荷模拟及结构应力应变场的分析及优化设计等现代设计方法。  设计（论文）  要    求  （包括应具备的条件）  技术要求：  (1) 要求校核 MP160 型 压力机在承载条件下 的刚度和强度；  (2) 要求在保证压力机强度和刚度的条件下对压力机主要部件进行优化设计；  (3) 分析压力机的模态，并对压力机的工作状况进行评估。  具备条件 ：  (1) 机房提供学生完成课题所需计算机和有限元分析软件 ANASY；  (2) 扬州大学图书馆提供学生所需资料。  课题预计  工作量大小  大  适中  小  课题预计  难易程度  难  一般  易         所在专业审定意见：  负责人（签名）：  年     月    日  院主管领导意见：                                               签名：            年     月     日     毕业设计（论文）任务书    系     部：                                                 专     业：                                                       学生姓名：                  学号：                          毕业（论文）题目：   MP160 型 双主机大梁冲机身 结构            有限元分析及优化设计            起    迄   日   期：                     设计（论文）地点：                                     指   导    老   师：                                                                           专  业  负  责   人：                                                                             发任务书日期：    年      月    日     毕业设计（论文）任务书  1、本毕业设计（论文）课题应达到的目的：   本课题来源于江苏金方圆数控机床有限公司。 MP160 型 压力机是该公司根据市场需求而开发研制的产品。要求我们运用有限元分析技术对 MP160 型 压力机进行结构分析并给出优化方案。通过本课题的研究 ,为提高压力机产品的性能，质量和寿命，降低产品成本提供科学计算分析的依据，增强其产品在市场的竞争力。  本课题的目的在于巩固和扩大学生在校期间所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决工程中的实 际问题的能力；培养学生调查研究以及资料、信息获取和分析的能力；培养学生在设计过程中使用计算机的能力；培养学生撰写论文的能力；培养学生创新能力和创新精神。  通过本课题的研究，使学生能够掌握有限元建模、边界条件的确定、载荷模拟及结构应力应变场的分析及优化设计等现代设计方法。  2、本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：  2.1 任务内容  要求运用有限元分析软件 ANSYS 对 MP160 型 压力机 进行有结构静态分析、模态分析以及结构优化设计。利用静态有限元分析，校核液压机机身部件的 强度和刚度，并且根据分析的结果进行结构优化设计以达到降低生产成本，提高经济效益。模态分析可以求出机身振动的固有频率以及相应的振型，分析各种振型对液压机工作状态的影响。这对于了解液压机现有结构的力学特性以及进而改善其结构有重要的意义，为液压机的设计提供了理论和现实依据。主要任务内容有：  （ 1）  对 MP160 型 压力机机身 进行三维实体建模 ；  （ 2）  了解 MP160 型 压力机 工作性质和工作状态 ；对其进行工作载荷分析，确定边界条件及加载方案；   （ 3）  划分网格，进行有限元结构静态分析，求出机身的应力和应变分布规律， 评价载荷对压力机工作性能的 影响；  （ 4）  对 机身 模型进行 自由 模态分析，求解 机身 固有频率以及相应的振型等动态参数，分析其对工作状况的影响。 （这项选做 ） ；  （ 5）  根据分析结果，在应力集中危险区域采取措施改善应力状况；在低应力区域，改变相关尺寸变量，以达到减轻部件总体质量的目的。重新进行有限元分析，检验改变尺寸后的刚度和强度。重复进行以上步骤，直到获取最佳方案。      2.2 原始条件及数据  该设备的主要参数如下 : 型         号 :  MP160；  公   称  压  力 :  1600KN；  标准行程次数 :  25mm 行程  50次 /分；  机身材料是 Q235A，密度 37800 mkg ；  许用角变形 1200 微弧；  其他数据（材料等）见图纸。  2.3 技术要求  (4) 要求校核 MP160 型 压力机在承载条件下的刚度和强度。  (5) 要求在保证液压机强度和刚度的条件下对液压机主要部件进行优化设计。  （ 3）   分析液压机的模态，并对液压机的工作状况进行评估。  2.4 工作要求  （ 1）  在深刻领会任务内容及要求的基础上，查找相关的文献资料。（ 20 篇以上，除了教师已列出的文献），通过查阅文献资料认真研究原始材料，写出开题报告；  （ 2）  进行理论 学习、上机操作、数据处理、分析总结、整理资料，完成与任务书要求相应的工作，并撰写成毕业论文，独立完成毕业设计的各项工作；  （ 3）  毕业论文或设计说明书需符合规范化要求，即：由中外文题名、目录、中外文摘要、引言（前言）、正文、结论、谢辞、参考文献和附录组成，中文摘要在 400汉字左右，外文摘要在 250 个实词左右，中文题名字数一般不超过 20个，设计说明书、论文或软件说明书的总字数在 1.52 万汉字；  （ 4）  完成英译中资料一份；  （ 5）  毕业设计必须按时按量在规定的地点认真完成。        毕业设计（论文）任务书  3、对本毕业设计（论文） 课题成果的要求（包括毕业设计论文、  图表、实物样品等）：  （ 1） 完成实习调研报告一份；  （ 2） 完成开题报告一份；  （ 3） 完成按本任务书第二项内容所述要求撰写研究论文 一篇 ，篇幅不少于 2万字；。  （ 4） 完成英译中资料一份， 不少于 5000字符 。  4、主要参考文献：  1 梁森 .开式数控回转头压力机机身的有限元分析及优化 D:硕士学位论文 . 山东：山   东工业大学机械系， 2001. 2 雷小宝 .新型数字化压力机的研制 D： 硕士学位论文 .合肥：合肥工业大学， 2007. 3 张祖芳 .开式压力机机身的有限元分析及优化 设计 D:硕士学位论文 .南京：东   南大学， 2004. 4 周平 .新型压力机机身有限元分析及优化 D:硕士学位论文 .南京：南京理工大学，2007. 5 江克斌 , 屠义强 , 邵飞 .结构分析有限元原理及 ANSYS 实现 . 北京 : 国防工业出社 . 6 高耀东 , 郭嘉平 .ANSYS 机械工程应用 25 例 . 7 刘茜，董正身，基于 ANSYS 的 C 型液压机机身有限元分析，机械设计与制造， 2006，1001-3997 8 刘强，付文智，李明哲 .三梁四柱式多点成形压力机机架结构有限元分析和优化设计 .塑性工程学报 .2003,10(5) 9 傅志 方，华宏星 .模态分析理论与应用 .上海 :上海交通大学出版社 ,2000  10 张洪武有限元分析与 CAE 技术基础 M北京：清华大学出版社， 2004 11 傅永华有限元分析基础 M武汉：武汉大学出版社 ,2003 8  12 侯晓望 , 童水光 . 基于有限元分析的液压机结构优化 J. 浙江大学学报 , 2005, 4:   46-48 13 尚晓江 , 邱峰 .ANSYS 结构有限元高级分析方法与范例应用，北京 :中国水利水电出版社 ,2008 14 王文玷，田保杰   科技论文写作与发表   北京：国防工业出版社 . 15 尚晓江等 . ANSYS 结构有限 元高级分析方法与范例应用 .中国水利水电出版社 .2006.1 16 章争荣，孙友松等，开式数控回转头压力机机身结构及其对刚度的影响，锻压机械，2001， 3 17 钟志华，周彦伟 . 现代设计方法 .武汉理工大学出版社 .2001.8. 18 雷小燕 .有限元法 .中国铁道出版社 .2000.10 19 龚曙光 .ANSYS 基础应用及范例解析 .机械工业出版社 .2003.1           毕业设计（论文）任务书  5、本毕业设计（论文）课题工作进度计划  起止日期  工  作  内  容   第 1-2 周：   第 3-4 周：  第 5-7 周：   第 8-11 周：   第 12 13 周：   第 14-15 周：    收集阅读与课题有关的中英文资料 15篇；  翻译英文资料  ；  毕业实习，并完成实习报告；  调查研究、分析课题，提交开题报告；  有限元软件（ ANSYS）操作练习；  对压力机机身进行有限元建模研究；  结构分析，有限元计算，数据处理；  给出优化方案及分析结果；  撰写毕业论文；  对所做工作进行总结、分析、做 PPT,准备毕业答辩   。   所在专业审核意见：     负责人：                 年      月      日   学院意见：        院长：    年    月    日      毕业设计（论文）开题报告        学  生  姓  名：                    学号                                              专        业：                                                                  设计（论文）题目： MP160 型 双主机大梁冲机身 结构                                   有限元分析及优化设计                                                         指  导  老  师：                                                               年    月      日       毕业设计（论文）开题报告  1、结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述：  文  献  综  述  1.1 国内外液压机发展状况      压力机以其良好的加工工艺性能，广泛应用在各类机械加工和耐火材料制造企业 1。其中 液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一。自 19 世界问世以来发展很快，已成为工业生产中必不可少的设备之一。由于液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。如板材成型；管、线、型材挤压；粉末冶金、塑料及橡胶制品成型；胶合板压制、打包；人造金刚石、耐火砖压制和炭极压制成型；轮轴压装、校直等等。各类类型液压机的迅速发展，有力的促进了各种工业的发展和进步。液压机是利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械。油压机由主机及控制机构两大部分组成。油压机主机部分包括机身、液压缸及充液装置等。动力机构 由油箱、高压泵、低压控制系统、电动机及各种压力阀和方向阀等组成。动力机构在电气装置的控制下，通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环 2。      液压机作为一种通用的无屑成型加工设备，其工作特点一是动力传动为 “ 柔性 ” 传动，不像机械加工设备一样动力传动系统复杂，这种驱动原理避免了机器过载的情况；二是液压机的拉伸过程中只有单一的直线驱动力，没有 “ 成角的 ” 驱动力，这使加工系统有较长的生命期和高的工件成品率 3。液压机因具有结构简单、工艺适应性强、环境污染小等其他设备不可替代 的性能特点，被广泛应用于汽车制造、航空航天、国防、电力电子、塑料、机械、冶金和轻工等国民经济的各个领域。影响液压机质量的因素很多，其中液压机本体的设计水平起着重要的作用。液压机本体是液压机的重要组成部分，其重量约占整机重量的 60以上。液压机本体的设计水平，对液压机的制造成本、技术性能和使用寿命有着决定性的影响。我国液压机本体的设计水平还比较落后，研究关于液压机本体的设计方法，对提高我国液压机的整体设计水平、增强相关企业的生存和发展能力具有重要的现实意义。      世界上第一台水压机的发明标志着现代液压技术 工程应用的开始 ,这是由英国科学家约瑟夫在 1795 年发明的。由于早期技术水平的限制即使已经发展了二、三百年的液压传动技术在实际中很长一段时间内没有得到广泛应用 4。在我国，液压行业已形成了门类齐全，有一定生产能力和技术水平，初具规模的生产科研体系。目前全国约有近 300 家企业，还有液压研究室（所），国家级液压元件质量监督检测中心以及国家重点实验室。我国液压工业重视同国外企业进行有效的经济和技术合作，近年来先后从国外引进了很多液压元件和液压系统等制造技术，为提高产品   水平和生产能力起了重要作用。目前已和美国、日本 、德国共同建立了某些合资企业，这些企业将推动我国液压工业的发展。  在国外，液压工业的发展速度高于机械工业。为了满足用户的需要，主机品种日益增多，产品更新速度加快，相应要求液压元件增加品种，实现多样化，因而液压件属于大批量生产的产品相对减少，大部分属于成批或小批生产。为适应这种动向，国外生产方式也有所变化。  国内、外有些厂家采用可编程控制器控制方式，如天津锻压机械厂有近 54的产品装有 PM。通过采用 Pth 控制，使系统的控制性能和可靠性大大提高。丹麦的红血们公司采用 SIEMNES 的可编程控制器，实现对压力和位移 的控制。而与国外发展情况相比，国内极少有采用工业控制机控制方式的产品，成熟的产品是采用可编程控制器的控制方式 5。       走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。主要的发展趋势将集中在以下几个方面：（ 1）减少能耗，充分利用能量；（ 2）泄漏控制；（ 3）污染控制；（ 4）主动维护，提高故障诊断水平；（ 5）机电一体化；（ 6）液压 CAD 技术。  1.2 有限元的发展及现状  有限元法是计算力学中的一种重要的方法，它是 20 世纪 50 年代末 60 年代 初兴起的应用教学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。有限元发展至今，已由二维问题扩展到三维问题、板壳问题，由静力学问题扩展到动力学问题、稳定性问题，由结构力学扩展到流体，力学、电磁学、传热学等学科，由线性问题扩展到非线性问题，由弹性材料扩展到弹塑性。塑性、黏塑性和复合材料，从航空技术领域扩展到航天、土木建筑、机械制造、水利工程、造船、电子技术及原子能等。由单一物理场的求解扩展到多物理场的耦合，其应用的深度和广度都得到了极大地拓展 6。  有限元法的基本思路是将计算域划分为有限个互不重叠的单元 ，在每个单元内  ,选择一些合适的节点作为求解函数的插值点 ,将微分方程中的变量改写成由各变量或其导数的节点值与所选用的插值函数组成的线性表达式 ,借助于变分原理或加权余量法，将微分方程离散求解 7。      有限元法是 R.Courant于 1943年首先提出的 8。自从提出有限元概念以来 ,有限元理论及其应用得到了迅速发展。过去不能解决或能 ； 解决但求解精度不高的问题 ,都得到了新的解决方案。  传统的 FEM假设 ： 分析域是无限的 ； 材料是同质的 ,甚至在大部分的分析中认为材料是各向同性的 ；对边界条件简化处理。但实际问题往 往是分析域有限、材料各向异性或边界条件难以确定等 9。1956 年，第一篇有限元文章发表，正式拉开了有限元发展的历史 10。自从  1965 年 “有限元 ”这个名词第一次出现，到今天有限元方法在工程上得到广泛应用，已经经历了四十年的发展历史，理论和算法都已经日趋完善。近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、 汽车、土木建筑、电子电器、国防军工、船舶、铁道、石化、能源、科学研   究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃。主要表现如下几方面：增加产品和工程的可靠性；在产品的设计阶段发现潜在的问题；经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本；缩短产品投向市场的时间；模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费 111213。  在有限元法应用领域不断扩展、求解精度不断提高的同时 , 有限元也从分析比较向优化设计方向发展 14。印度  Mahanty 博士用  ANSYS 对拖拉机前桥进行优化设计 ,结果不但降 了约 40%的前桥自重 ,还避免了在制造过程中的大量焊接工艺 ,降低了生产成本。有限元在国内的应用也十分广泛。自从我国成功开发了国内第一个通用有限元程序系统 JIGFEX 后 ,有限元法渗透到工程分析的各个领域中 ,从大型的三峡工程到微米级器件都采用有限元进行分析 15-16,在我国经济发展中拥有广阔的发展前景。      有限元的发展趋势：（ 1）与 CAD 的无缝合成（ 2）更强大的网格处理能力  （ 3）由求解线性问题发展到求解非线性问题  （ 4）由单一结构场求解发展到耦合场问题求解  （ 5）程序面向用户具有开放性。  1.3 ANSYS 软件简介  ANSYS 是一款以有限元分析为基础的大型通用 CAE 软件 ,是现代产品设计中的高级 CAD 工具之一，该软件是由美国 ANSYS 公司研制开发的融结构、流  体、热、声、电磁等学科于一体的大型通用有限元分析软件 17。  在 ISO9001 国际质量体系认证中， ANSYS 软件是第一个通过认证的大型分析设计类软件。它对包括几何建模、网格划分、求解、后处理  、优化设计等在内的模块都具有一体化的处理技术 18。 ANSYS 中的 Structral 模块提供了完整的结构分析功能，包括几何非线性材料非线性各种动力分析等计算 能力，此程序包在结构分析方面具有强大的功能。在实际生产过程中，常常会遇到各种各样的机械结构分析问题：如机械结构受力，变形及内部应力情况等等利用 ANSYS 软件对机械模进行仿真模拟计算，通过应力应变云图直观展示构件的性能特点，从而为解决机械结构中常见的问题提供理论依据。传统的结构优化设计是由设计者提供几个不同的设计方案，从中比较，挑选出最优的方案。这种方法，往往是建立在设计者的经验的基础上，再加上资源时间的限制，提供的可选方案个数有限，往往不一定是最优的方案。如想获得最佳的方案，就要提供更多的设计方案进行比较， 这就需要大量的资源，单靠人力往往难以做到 19。将 ANSYS 用于结构设计中，设计人员可以根据仿真分析的结果进一步了解机构的性能特点，主动地寻求最佳设计方案，使产品的设计更为合理，从而有效地提高产品的质量与工作性能20。     一个典型的 ANSYS 分析过程可分为以下三个步骤：（ 1）创建有限元模型。包括创建或读入几何模型；定义材料属性；划分单元（节点及单元）；（ 2）施加载荷进行求解。包括施加载荷及边界条件；求解；（ 3）查看结果。包括查看分析结果；检验分析是否正确。压力机的可靠性、安全性、加工精度和使用寿 命等是机床结构设计和机床运行应考虑的主要问题，基于此，利用solidworks 和 ANSYS 软件对压力机进行静态分析、模态分析和谐响应应分析，通过分析得出压力机的静刚度、前六阶振型及固有频率，为评价压力机的动静态特性以及后面的设计改造提供了   实验数据，为这种类型的压力机设计改进提供了参考 21。  参考文献 ：  1 董建兴 .压力机再制造关键技术及实例研究 D.山东理工大学机械设计及理论专业硕士学位论文， 2013.4 2 朱钒 ,张志，张道富，李庆亮 ,司徒忠 .国内外液压机技术现状及发展趋势 .机床与液压， 2000. 3 许福 玲 ,陈尧明 .液压与气压传动（第三版） M北京：机械工业出版社， 2007. 4 陈成 .20MN 快速薄板成型液压机液压系统设计与仿真 D.合肥工业大学机械工程专业硕士学位论文， 2013.4 5 叶劲松 .冶金设备液压技术的发展趋势 .武钢技术 .2005.5. 6 陈锡栋，杨婕，赵晓栋，范细秋，有限元的发展现状及应用 J.中国制造业信息化 .2010.6. 7 张晋红，吴风林，有限元法及其应用现状 J.综述 .2007.04. 8 李开泰 ,黄艾香 ,黄庆怀 .有限元方法及其应用 M.西安 :西安交通大学出版社 ,1992:1-3. 9 于亚 婷 ,杜平安 ,王振伟 .有限元法的应用现状研究 J.机械设计 ,2005,22(3):6-8. 10 王华瑜，初克建 .土木工程有限元程序现状与发展 R.山东：山东省龙口市金泰规划建筑设计有限公司；北京天圆泰工程造价咨询有限公司， 2011 11 傅永华 .有限元分析基础 M .武汉 :武汉大学出版社 ,2003.8. 12 李人宪 .有限元法基础 M .北京 :国防工业出版社 ,2002.5. 13 杨先海 , 褚金奎 , 尹明富等 . 有限元数值模拟技术及工程应用 J. 机械设计与制造 ,2003(3):107-108. 14 韩西 ,钟厉 ,李博 .有限元分析在结构分 析和计算机仿真中的应用 J .重庆交通学院学报 ,2001(20):124-126 . 15 吴梦喜 ,王建锋 ,苏爱军 .三峡库区寨坝  变形体的渗流  变形有限元耦合分析 J.岩土工程学报 ,2003(4):445-448. 16 方华军 ,刘建设 ,任天令 .硅基 PZT 压电驱动 MEMS 光开关的设计与优化 J.微纳电子技术 ,2003(7/8):400-403. 17 田会然 .800MN 多向模锻液压机本体结构设计及分析 D秦皇岛：燕山大学材料加工工程专业硕士学位论文， 2005-11-26. 18 冯明益 .车轮模锻液压机新式结构研究 D.燕 山大学材料加工工程专业硕士学位论文， 2013.5 19 刘云平，包华，陈明 .ANSYS 软件的优化分析介绍 D.南通大学建筑工程学院 .0000-2157/SG（ 2010） 04-0053-05. 20 黄一江 ANSYS 结构优化设计在机械设计中的应用 J应用技术， 2013（ 4). 21 王亚利 .ANSYS 软件在机械结构分析中的应用 M佛山职业技术学院， 1006-4311（ 2014）03-0203-02.    毕业设计（论文）开题报告  2、本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：  2.1 课题来源        本课题来源于江苏金方圆数控机床有限公司。 MP160 型 压力机是该公司根据市场需求而开发研制的产品。要求我们运用有限元分析技术对 MP160 型 压力机进行结构分析并给出优化方案。通过本课题的研究 ,为提高压力机产品的性能，质量和寿命，降低产品成本提供科学计算分析的依据，增强其产品在市场的竞争力。  2.2 课题分析（研究或解决的问题）      运用有限元分析软件 ANSYS 对 MP160 型 压力机 进行有结构静态分析、模态分析以及结构优化设计。利用静态有限元分析，校核液压机机身部件的强度和刚度，并且根据分析的结果进行结构优化设计 以达到降低生产成本，提高经济效益。模态分析可以求出机身振动的固有频率以及相应的振型，分析各种振型对液压机工作状态的影响。这对于了解液压机现有结构的力学特性以及进而改善其结构有重要的意义，为液压机的设计提供了理论和现实依据。主要任务内容有：  对 MP160 型 压力机机身 进行三维实体建模；  (1) 了解 MP160 型 压力机 工作性质和工作状态 ；对其进行工作载荷分析，确定边界条件及加载方案；   (2) 划分网格，进行有限元结构静态分析，求出机身的应力和应变分布规律， 评价载荷对压力机工作性能的影响；  (3) 对 机身 模型进行自由模态分析，求解 机身 固 有频率以及相应的振型等动态参数，分析其对工作状况的影响；  (4) 根据分析结果，在应力集中危险区域采取措施改善应力状况；在低应力区域，改变相关尺寸变量，以达到减轻部件总体质量的目的。重新进行有限元分析，检验改变尺寸后的刚度和强度。重复进行以上步骤，直到获取最佳方案。  2.3 方案定制  (1) 先熟悉和了解 Solidwords 软件和 ANSYS 软件；  (2) 在 Solidwords 里画出 MP160 型压力机的三维模型；  (3) 将精整压力机的模型导入 ANSYS 软件；  (4) 添加材料特性：机身材料是 Q235A,密度 =7800 /m3；  (5) 对单元进行网络划 分，遵循 “均匀应力区粗划，应力梯度大的区域细划 ”的原则；  (6) 对模型选择自由端和固定端，并添加约束条件；  (7) 对压力机进行加载：设备在工作时承受两个相反方向的载荷，机身所受载荷简化为对机身的两个方向的均布载荷；  (8) 对压力机进行应力场分析；  (9) 分析压力机在加载情况下机身变形情况以及应力和应变分布规律；  (10) 对机身结构进行结构静态分析优化，评价载荷对压力机工作性能的影响，从而选择合适的机身   尺寸和材料厚度，尽量减轻机身的重量；  (11) 对压力机进行自由模态分析，得到机身结构的固有频率以及相应的振型等动态参数，分析其对工作的状况的影响；  (12) 通过分析结果，改善应力状况和改变相关尺寸变量，以减轻总体质量，然后进行有限元分析，检验刚度和强度，依次重复以上步骤，直至取得最佳方案。                                                课题分析   寻找相关资料，如文献、图纸尺寸等   进行三维建模   将三维 模型导入    ANSYS 软件   添加材料特性       网格划分   添加约束       添加载荷   进行有限元结构静态分析     进行模态分析   刚度和强度是否达要求   用 solidwords 根据压力机的尺寸画出三维模型  先了解 ANSYS 软件的基本操作   材料特性：机身材料是 Q235A,密度 =7800 /m3；  设置好网格参数   选择固定约束，选择固定端和自由端  求得机身应力及应变的分布规律   得出机身固有频率及相应的振型等动态参数   得出最佳方案   改善应力状况和  改变机身尺寸       课题进度安排             起止日期  工作内容              收集阅读与课题有关的中英文资料 15 篇；  翻译英文资料                毕业实习，并完成实习报告                 调查研究、分析课题，提交开题报告；  有限元软件（ ANSYS）操作练习                对压力机机身进行有限元建模研究；  结构分析，有限元计算，数据处理；    给出优化方案及分析结果  ；撰写毕业 论文  ；               对所做工作进行总结、分析、做 PPT,准备毕业答辩         毕业设计（论文）开题报告  指导教师意见：  1、对“文献综述”的评语：        2、对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：           指导老师：                           年    月    日  所在专业审查意见：             负责人：                                                    年     月     日         毕业设计（论文）中期检查表  学生姓名    学号    指导教师     选题情况   课题名称  MP160 型双主机大梁冲机身结构有限元分析及优化设计  难易程度  偏难   适中    偏易   工  作  量  较大   合理    较小   符合规范化  的要求  任 务书  有    无   开题报告  有    无   外文翻译质量  优   良    中   差   学习态度  出勤情况  好    一般    差   工作进度  快   按计划进行    慢   中期工作汇报及解答问题情况   优       良       中       差      中期成绩评定：  所在专业意见：                                                                 负责人                 年       月        日      实习报告  -参观扬州扬力集团           为做好毕业设计，老师组织我们参观实习，这是我们机械专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为一个独立的项目列入毕业设计的安排中。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有创新的精神，拓展我们的发散性思维，也是学生接触社会的一个重要途径，体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们的毕业设计过程中起着十分有意义的作用。同时对我们以后在工作岗位上是从事技术方面的工 作还是管理方面的工作，都将有很大的帮助。      在老师的安排下，我们参观了扬州扬力集团。  扬力集团始创于 1966年，总部坐落于长三角沿江工业走廊核心区域的扬州市邗江经济开发区。现有员工 6000余人，占地面积 1600亩，注册资本 1亿元，资产总额 22亿元。凭借得天独厚的区域环境和自身优势，扬力集团以 46年的光辉历程，创造了我国锻压机床发展史上一个又一个奇迹，先后荣获“国家重点高新技术企业”、“中国锻压机床排头兵”、“中国机械企业 500 强”、“全国五一劳动奖状”等荣誉和称号。 2008 年，扬力商标被国家工商总局正 式认定为“中国驰名商标”。    长期以来，扬力集团致力于冲、剪、折、激光等各类中高端金属板材设备的开发研制，实施以“品牌、品质、品位”为一体的“三品”战略，打造技术一流的职工团队，创造国内领先的产品品牌，产品广泛应用于航空、汽车、家电、五金、造币等生产领域，并远销欧美、东  南亚等几十个国家和地区。集团下辖扬力重机、扬力数控、扬力精机、扬力液压、扬力机床等五家全资或控股企业，形成技术综合开发、生产配套成龙、营销网络化运作、服务一体化运行的现代经济实体。为了实施技术和产品创新，集团组建了技术力量雄厚，软硬件精良 的省级工程中心，下设压力机、重型机床、精密机床、数控机床、液压设备研究所，与国内外众多科研院所建立了稳定的合作体系。近年来，扬力集团先后获国家及省、市级科技进步奖 32 项，获国家专利技术与产品 132项，承担国家“火炬计划”、“星火计划”项目 15 项，成为全国数控金属板材设备产业基地骨干企业和国家锻压机械压力机标准化技术委员会核心企业。    随着全球经济一体化步伐的加快，今天的扬力人正将目光聚焦世界，不惜重金引进技术、引进人才、扩大投入，瞄准国际一流水平，加大产品与产业结构调整力度，努力实施从“数量扩张型”到“技 术创新型”，“质量增长型”和“服务推进型”转变，以“务实、创新、卓越”的精神风范和“创新转型、扬力快行”的发展思路投身“十二五”高端制造的浪潮之中，向着百亿企业、百年扬力的目标昂然迈进。      我们主要参观的是压力机产品，扬力集团的压力机产品有：高精度、高性能压力机，气动开式固定台压力机，闭式压力机，半闭式压力机，高速压力机，行程可调压力机，普通型开式安全   型，深喉压力机等等。其中高精度、高性能压力机有 CP1系列开式单点高精度、高性能压力机，CP2 系列开式单点高精度、高性能压力机， SP1 系列龙门型单点高性能 压力机， SP2 系列龙门型单点高性能压力机；气动开式固定台压力机有 JF21 系列干式离合、压塌式保险开式固定台压力机， JH21干式离合、液压保险开式固定台压力机， JZ21 系列湿式离合、液压保险高性能压力机，JZD21 系列多连杆开式固定压力机， J25/JH25 系列大工作面高性能双点压力机；闭式压力机有JM36/JMD36 系列龙门型双点高性能压力机、 JM31/JMD31 系列龙门型单点高性能压力机、 J31 系列闭式单点压力机 J36M系列整体机身闭式压力机等；半闭式有 JY25/JHY25系列半闭式高性能双点压力机、 JFY21/JHY21系列半闭式高性能固定台压力机等。       这次实习让我明白了只有实践才能让我们提高，学习书本的知识，是为了在实践中运用，在从中体会总结经验，提高自身技能和实战经验。学习理论是为实践做准备，掌握好理论原理，才能在实践过程中不盲从，或者不知所云。我必须加强专业知识和实践的结合，以使自己将来进入公司能  尽快的适应公司，  适应社会。为整个机械行业，  为整个社会做出自己的一份贡献。  为未来做好充分的准备，才能立足于这个竞争激励的社会。     I   中文摘要  压力机是生产大型模锻件的重要加工设备 。本文以 MP160 压力机机身为研究对象 ， 利用有限元分析软 ANSYS, 在压力机机架满足足够的 应力 条件下， 进行优化，对于 缩短产品开发周期，提高产品质量，降低制造成本，增强企业竞争力 具有重要意义 。为提高压力机产品的性能、质量和寿命降低产成本提供科学计算分析的依据从而能够增强其产品在市场的竞争力。其主要内容如下：  1、对 MP160 型 压力机机身 进行三维实体建模；  2、了解 MP160 压力机工作性质和工作状态；对其进行工作载荷分析，确定边界条件及加载方案；  3、划分网格，进行有限元结构静态分析，求出机身的应力和应变分布规律；   4、根据分析结果，在应力集中危险区域采取措施改善应力状况；在低应力区域，改变相关尺寸变量，以达到减轻部件总体质量的目的。重新进行有限元分析，检验改变尺寸后的刚度和强度。重复进行以上步骤，直到获取最佳方案；  5、对 机身 模型进行模态分析，求解 机身 固有频率以及相应的振型等动态参数，分析其对工作状况的影响。  最后对论文的研究内容进行总结和展望。  关键词： MP160,有限元 ,ANSYS 软件，优化设计                 II  Abstract     The press is an important processing equipment for the production of large forgings. In this paper, MP160 press frame as the research object, using finite element analysis software ANSYS, optimization in the press frame satisfy the stress conditions, adequate, to shorten the product development cycle, improve product quality, reduce manufacturing cost, is of great significance to enhance the competitiveness of enterprises. In order to improve the performance, quality and service life of press products reduce costs and provide scientific analysis basis so as to enhance the competitiveness of its products in the market. The main contents are as follows：  1. for the 3D solid modeling of MP160 press frame； 2. understanding of MP160 press the nature of the work and work state； analysis of the work load, boundary conditions and loading scheme； 3. mesh, static finite element analysis, the stress and strain distribution of the fuselage ； 4. according to the analysis results, the stress concentration risk areas to take measures to improve the stress condition； in the low stress area, changing the size variables, in order to reduce the overall quality of components of the objective. Re for finite element analysis, test after changing the size of stiffness and strength. The above steps are repeated, until obtaining the best scheme. 5. the free modal analysis on the model, solving the natural frequencies and corresponding vibration modes of dynamic parameters, and analyzes its influence on the working condition of the. Finally, the research contents of this paper is summarized and prospected. Keywords:MP160 ， finite element analysis ， ANSYS， optimization design        目录  中文摘要  . I Abstract . II 第一章  绪论  . III 1.1 压力机发展的现状  . III 1.2 有限元法的介绍  . IV 1.3 ANSYS 软件的介绍  . V 1.4 本课题来源及研究的目的和意义  . VI 1.4.1 课题来源  . VI 1.4.2 研究的目的和意义  . VI 1.4.3 本课题需要研究的内容和要解决的问题  . VII 第二章  压力机机身的静态分析  . IX 2.1 机身简介  . IX 2.2 有限元模型的建立  . IX 2.2.1 单元类型的选取  . X 2.2.2 添加材料常数  . X 2.2.3 网格的划分  . X 2.2.4 边界条件的施加  . XI 2.3 计算结果分析  . XIII 2.3.1 应力和变形要求  . XIII 2.3.2 应力图形显示  . XIV 2.3.3 变形图显示  . XIV 2.3.4 应力分析  . XVII 2.3.5 变形分析  . XVII 2.3.6 讨论  . XVIII 第三章  机身结构的优化  . XIX    3.1 优化分析  . XIX 3.2 优化方案：  . XIX 3.2.1 优化方案一 : . XIX 3.2.2 优化方案二：  . XXII 3.2.3 优化方案三：  . XXVI 第四章  机身模态分析 . XXX 4.1 模态分析概述  . XXX 4.2 机身的模态分析结果  . XXXI 4.2.1 机身自由模态图  . XXXI 4.2.3 机身约束模态图  . XXXV 第五章  结果  . XL 5.1 计算结果分析  . XL 5.2 对应力以及变形进行综合优化分析后所得的结论  . XL 第六章  结论与展望  . XLII 6.1 结论  . XLII 6.2 展望  . XLII 致谢  . XLIV 参考文献  . XLV         第一章    绪论  1.1 压 力机发展的现状      压力机以其良好的加工工艺性能，广泛应用在各类机械加工和耐火材料制造企业 1。其中液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一。自 19 世界问世以来发展很快，已成为工业生产中必不可少的设备之一。 压力机在锻压设备中起重要作用，早期人们对机身的研究是采用材料力学的方法，计算出设备在公称压力下危险点的应力和机身的最大变形， 将机身简化成材料力学中的杆件或杆件组合，其计算结果是非常粗糙的，很难说明问题。设计者为了保险，往往加大安全系数，结果使得设备非常笨重，既增加了成本，又浪费了原材料 2- 4。 如今， 采用有限元分析软件 ANSYS可以对机身进行模态分析 5.它通过确定多自由度系统的固有频率、固有振型、模拟质量、模态刚度和模态阻尼比等模态参数，可以预测工况下的振动情况，便于找出过大的振动、过高的噪声等一些不正常的响应。通过模态分析可以找出有害振型和危险区域的节点位置 6,由此指导改进系统的局部结构，改善其动态特性，使之满足动态强度和刚度的要求。夏敏，向华，庒新村认为伺服压力机作为新一代的成形设备在板料成形领域已经进入实用阶段，正日益发挥重要作用。它解决了传统压力机滑块运动特性单一、压力不易控制、工 艺适应性较差的问题，不仅适用于典型的板料成形工艺，而且满足了日趋复杂的板料成形新工艺的需要。但是伺服压力机主要赖于经验和实践，缺乏相关理论的指导，以及其成本较大 7。谢鹏认为交流伺服电机驱动的压力机可大大提高设备的自动化、智能化水平，改善压力机的工作特性，是新一代成形设备的发展方向。国外发达国家已经投入研制使用阶段，而目前国内这一技术尚比较落后 8。阳林、潘晓涛指出国外数控压力机的应用已经进入普及和成熟的阶段。美国在 1978 年至 1983 年间共产生数控压力机约六万台，相当于美国全部压力机总数的 20%左右 9。      在国内，数控压力机的研制工作起步较晚，水平也较低。金风明、窦志平、韩新民等人认为我国压力机制造自 80 年代开始，通过技术引进，合作制造和自主创新等模式积极吸收、消化国外机械压力机先进设计及其制造技术，目前已经完全掌握机械压力机设计和制造技术。如今，随着我国经济的快速增长，对高精度、高效率的大型伺服压力机的需求不断增加。伺服压力机的发展将会朝着柔性化、智能化、   节能性好、精度高的方向发展 10 。 1962 年 6 月我国实验生产了第一台 12000 吨水压机，主要设计标准是机身的强度与刚度，由于受力情况较 复杂，在当时的设计水平只能采用近似法，即按照简支梁的负荷进行核算  。张祖芳等对开式压力计机身进行三维有限元分析，根据分析结果进行机身的结构改进和优化，既提高了机身强度、刚度和角度刚，又减轻了机身重量  。王俊领等通过对轧机机架的有限元分析，找出了危险点的位置，确定了极限安全系数的问题  。史宝军等分析了开式压力机床身的结构特点，然后介绍了应用有限元法对开式压力机机床身的结构特点，然后介绍了应用有限元法对开式压力机床身进行结构分析时的力学模型简化方法，并结合若干工程实例，对开式压力机床具进行了有限元分析与结构优选 ，取得了既减轻床具重量、又提高强度和刚度的显著效果，为结构的合理设计与改进提供了可靠的理论依据。  国外对压力机的机身也有大量的研究，德国的 M.Neumann 和 H.Hahn 建立了机械压力机的三种不同复杂程度的工程模型，并通过实验实验进行验证模型的参数，从而对压力机进行计算机仿真和动态设计 11。丹麦的 M.Arentoft， M.Eriksen 和T.Wanheheim 设计了一种压力机实验来确定压力机的六个刚度，从而为压力机的设计提供了有益的帮助 12。显示器可以显示出压力机的压制次数、每次的压制压力、油漏、 循环周期等十多个参数 13。  1.2 有限元法的介绍  有限元法是计算力学中的一种重要的方法，它是 20 世纪 50 年代末 60 年代初兴起的应用教学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。有限元发展至今，已由二维问题扩展到三维问题、板壳问题，由静力学问题扩展到动力学问题、稳定性问题，由结构力学扩展到流体，力学、电磁学、传热学等学科，由线性问题扩展到非线性问题，由弹性材料扩展到弹塑性。塑性、黏塑性和复合材料，从航空技术领域扩展到航天、土木建筑、机械制造、水利工程、造船、电子技术及原子能等。由单一物理场的求 解扩展到多物理场的耦合，其应用的深度和广度都得到了极大地拓展。  有限元法的基本思路是将计算域划分为有限个互不重叠的单元，在每个单元内  ,选择一些合适的节点作为求解函数的插值点 ,将微分方程中的变量改写成由各变量或   其导数的节点值与所选用的插值函数组成的线性表达式 ,借助于变分原理或加权余量法，将微分方程离散求解。  1.3 ANSYS 软件的介绍  ANSYS 是一款以有限元分析为基础的大型通用 CAE 软件 ,是现代产品设计中的高级 CAD 工具之一，该软件是由美国 ANSYS 公司研制开发的融结构、流  体、热、声、电磁等学科于一体 的大型通用有限元分析软件  14。  在 ISO9001 国际质量体系认证中， ANSYS 软件是第一个通过认证的大型分析设计类软件。它对包括几何建模、网格划分、求解、后处理  、优化设计等在内的模块都具有一体化的处理技术 15 。ANSYS 中的 Structral 模块提供了完整的结构分析功能，包括几何非线性材料非线性各种动力分析等计算能力，此程序包在结构分析方面具有强大的功能。在实际生产过程中，常常会遇到各种各样的机械结构分析问题：如机械结构受力，变形及内部应力情况等等利用 ANSYS 软件对机械模进行仿真模拟计算，通 过应力应变云图直观展示构件的性能特点，从而为解决机械结构中常见的问题提供理论依据。传统的结构优化设计是由设计者提供几个不同的设计方案，从中比较，挑选出最优的方案。这种方法，往往是建立在设计者的经验的基础上，再加上资源时间的限制，提供的可选方案个数有限，往往不一定是最优的方案。如想获得最佳的方案，就要提供更多的设计方案进行比较，这就需要大量的资源，单靠人力往往难以做到  16。将 ANSYS 用于结构设计中，设计人员可以根据仿真分析的结果进一步了解机构的性能特点，主动地寻求最佳设计方案，使产品的设计更为合理， 从而有效地提高产品的质量与工作性能  17。      一个典型的 ANSYS 分析过程可分为以下三个步骤：（ 1）创建有限元模型。包括创建或读入几何模型；定义材料属性；划分单元（节点及单元）；（ 2）施加载荷进行求解。包括施加载荷及边界条件；求解；（ 3）查看结果。包括查看分析结果；检验分析是否正确。压力机的可靠性、安全性、加工精度和使用寿命等是机床结构设计和机床运行应考虑的主要问题，基于此，利用 solidworks 和 ANSYS 软件对压力机进行静态分析、模态分析和谐响应应分析，通过分析得出压力机的静刚度、前六阶振型 及固有频率，为评价压力机的动静态特性以及后面的设计改造提供了实验数据，为这种类型的压力机设计改进提供了参考 18 。     1.4 本课题来源及研究的目的和意义  1.4.1 课题来源  本课题来源于江苏金方圆数控机床有限公司， MP160 型压力机是该公司根据市场需求而开发研制的产品，要求我们运用有限元分析技术 MP160 型压力机进行结构分析并给出优化方案。通过本课题的研究，为提高压力机产品的性能，质量和寿命，降低产品成本提供科学计算分析的依据，增强其产品的市场的竞争力。该设备的主要的参数如下：  型         号 :  MP160 公   称  压  力 :  1600KN 标准行程次数 :  25mm 行程  50 次 /分  机身材料是 Q235A，密度 =7800kg/m3 许用角变形 =1200微弧；  该公司以往的压力机是利用传统设计方法，设计方案只是根据经验所提出，没有经过实验校核和有限元分析，可能导致刚度、强度的不足、材料多余等问题，本论文结合现代设计方法，借助有限元分析工具对 MP160 压力机机身做有限元分析和优化。  1.4.2 研究的目的和意义  课题的目的：利用有限元软件对压力机机身进行结构优化设计，在满足压力机机身的强度和刚 度的基础上改善压力机的形状，达到总体结构轻量化和最优化的目标。我国压力机的分析水平还不高，长期以来还停留在材料力学的方法上，将机身简化成杆梁结构，许用应力大多来自经验。对机身的有限元分析大多限于静态分析，而动态方面研究做得很少。随着电子技术、计算机技术与机床技术的结合，使得分析设计的内容更加完善化、目标最优化、过程动态化、使机床加工高速化、加工过程自动化和柔性化。  课题的意义：随着我国国民经济的飞速发展，各行各业对压力机的需求越来越多，国内国际市场竞争非常激烈。我国目前压了机机身的设计长期以来还沿用经验、类 比的传统设计方法，设计出的床身不仅性能差，结构笨重，速度和精度都不高，而且设计周期长，制造成本高，更新换代慢。这些问题使得国产压力机在高档次压   力机领域无法与国外压力机相抗衡，随着电子技术、计算机技术与机床分析技术的结合，要求我们引入现代设计理念和手段，利用有限元法进行静态、动态特征的计算，对压力机机身做全面的分析优化。同时，对压力机的优化方法进行优化方法探索，实现真正意义上的设计。  1.4.3 本课题需要研究的内容和要解决的问题  （ 1） 研究的内容  本文要求运用有限元分析软件 ANSYS对 MP160型 压力机 进行有 结构静态分析、模态分析以及结构优化设计。利用静态有限元分析，校核液压机机身部件的强度和刚度，并且根据分析的结果进行结构优化设计以达到降低生产成本，提高经济效益。模态分析可以求出机身振动的固有频率以及相应的振型，分析各种振型对液压机工作状态的影响。这对于了解液压机现有结构的力学特性以及进而改善其结构有重要的意义，为液压机的设计提供了理论和现实依据。主要任务内容有：      1）  对 MP160 型 压力机机身 进行三维实体建模；      2）  了解 MP160 型 压力机 工作性质和工作状态；对其进行工作载荷分析，确定边界条 件及加载方案；       3）  划分网格，进行有限元结构静态分析，求出机身的应力和应变分布规律，评价载荷对压力机工作性能的影响；      4）  对 机身 模型进行自由模态分析，求解 机身 固有频率以及相应的振型等动态参数，分析其对工作状况的影响。  5）  根据分析结果，在应力集中危险区域采取措施改善应力状况；在低应力区域，改变相关尺寸变量，以达到减轻部件总体质量的目的。重新进行有限元分析，检验改变尺寸后的刚度和强度。重复进行以上步骤，直到获取最佳方案。  （ 2）技术要求  1）   要求校核 MP160 型 压力机在承载条件下的刚度和 强度。  2）   要求在保证液压机强度和刚度的条件下对液压机主要部件进行优化设计。  3）   分析液压机的模态，并对液压机的工作状况进行评估。  （ 3）方案定制   1）阅读图纸  ，根据分析对主板，主垫板，隔板，拖动架的结构进行适当、合理的          简化，然后运用三维造型软件 Solid Works，完成三维实体造型；   2） 熟悉并掌握有限元分析软件 ANSYS，将所建立的实体模型导入 ANSYS 中；   3） 了解 MP160 型 压力机工作性质和工作状态；对其进行工作载荷分析，确定边界  条件及加载方案；   4） 划分网格，进行有限元结构静 态分析，求出机身的应力和应变分布规律， 评价  载荷对压力机工作性能的影响； 根据分析结果，在应力集中危险区域采取措施改善应力状况；在低应力区域，改变相关尺寸变量，以达到减轻部件总体质量的目的。重新进行有限元分析，检验改变尺寸后的刚度和强度。重复进行以上步骤，直到获取最佳方案。                          第二章     压力机机身的静态分析  2.1 机身简介  机身是压力机的一个基本支撑部件，工作时承受全部工作变形力。因此，机身的合理设计对减轻压力机重量，提高压力机刚度，以及减少制造工时，都有直接的影响。机身分 为两大类，即开式机身和闭式机身。机身结构分为铸造结构和焊接结构两种。 MP160 压力机机身为半开半闭的焊接加螺栓结构，左右基本对称，建构简图如图 2.1.1，主要技术规格如下：  型         号 :          MP160 公    称    力：          1600KN 标准行程次数 :    25mm 行程  50 次 /分   图 2.1 压力机机身结构图   2.2 有限元模型的建立  在进行有限元分析之前，首先需要将分析对象的结构模型转换为便于分析的结构分析模型或力学模型。为保证全面地反映机身的应力应变情况 ，同时使得有限元模型得到简化，确定以下建模规则：  1）  对于明显不会影响机身整体强度、刚度的部位，如螺钉孔、销孔、圆角       等予以简化；     2）  认为焊接质量可靠，且不考虑焊接对各板传力的影响；  3）  将导轨看成自由界面，滑块与导轨之间无力的传递；  4）  地脚螺栓刚度无限大、不考虑地基及机身以外部件弹性变形。  2.2.1 单元类型的选取  用三维实体单元来描述机身结构，能反映机身的实际情况、在 ANSYS 软件里，三维实体单元有六面体单元和四面体单元两种。由于六面体单元在划分时要求结构规则，而对于机身这类较复杂的结构，对其进行六面体单 元的自动划分十分困难。采用四面体单元分析三维结构，单元划分比较灵活，可以逼近较复杂的几何形状。因此，本文计算时，采用单元 Solid45，该单元为四面体 8 节点三维实体线性单元，每个节点有三个移动自有度，同时指定单元边长，这样可以得到比较均匀的单元，从而节省计算时间。  2.2.2 添加材料常数  选用的机身材料为 Q235A，弹性模量 E=2.1E11Pa；泊松比 =0.3， Q235A，密度  =7800kg/m3 。  2.2.3 网格的划分  单元的划分遵循 “均匀应力区粗划，应力梯度大的区域细划 ”的原则，网格应细划的位置 ：喉口圆角处及主垫板，网格应粗划的位置是：左右侧板的绝大部分及两侧板间的连接筋板等部位。  一般来说，网格数量越多越能反映实体的应力应变情况，提高计算的精度，但随着单元数的增加，计算量也越来越大，本文的单元大小为 50mm,细划部位采用的单元大小为 40mm,经过划分单元后，共有 136128 个节点， 81431 个单元。      图 2.2 网格图  2.2.4 边界条件的施加  （ 1）载荷的施加  载荷的施加是有限元分析的重要环节，它直接关系到计算结果的真实性。已知该型压力机所受最大载荷即公称力 160KN,设备在工作时受到两个方向 的载荷，一个是作用在液压缸的上表面，方向向上；另一个作用在工作台上，方向向下。两力大小相等，方向相反。液压缸上表面和工作台上的载荷均是均布载荷。  （ 2） 工作台及液压缸上载荷的处理       工作台上的载荷按均布载荷处理，其大小计算如下： P=F*1.2/A  其中： F公称压力；         A受力面积；   1920KN 的动载荷平均分布在工作台上，则 P=1600KN*1.2/（ 0.16*0.16）  =75MPa。   缸上的载荷按均布载荷， P=1600KN*1.2/（ *0.1*0.1） =61MPa。       图 2.3 工作台加载力示意图   图 2.4  缸上加载力示意图  （ 3） 边界的约束条件      施加边界约束条件是有限元分析过程的重要一环，边界约束条件的准确度直接   影响到有限元分析的结果。在有限元分析中确定边界条件一般应做到以下几条：要施加足够的约束，保证模型不产生刚体位移；施加的边界条件必须符合物理模型的实际工况；力求简单直观，便于计算分析。      在本文的静力分析中，对机座底部的所有自由度进行约束。  2.3 计算结果分析  2.3.1 应力和变形要求      （ 1）变形要求： mmxx 1 ； mmyy 1 ； mmzz 1 。    （ 2）要求 :材料为低碳钢，结构的破坏形式一般为塑性屈服。因而在强度分析中采用第三强度理论或第四强度理论。第三强度理论未考虑主应力 2 影响，可以较好的表现塑性材料屈服现象，适用于拉伸屈服极限和压缩屈服极限相同的材料。第四强度理论考虑了注意力 2 的影响，而且和 实验较符合，与第三强度理论比较更接近实际情况。因而在强度评价中通常采用第四强度理论导出的等效应力e（又称 Von Mises 等效应力）来评价。       第四强度的含义就是：在任何应力状态下，材料部发生破坏的条件是：                                 e         许用应力，                 安全系数 s      而e= )()()(21 213232221 其中： 1 ， 2 ，3第一，第二，第三主应力  由前可知，机身材料为 Q235A，