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液壓機是機械制造業(yè)的一種重要基礎(chǔ)裝備，其應(yīng)用涉及國民經(jīng)濟(jì)、軍事國防的各個領(lǐng)域。近年來，國內(nèi)、外學(xué)者在液壓機剛度方面進(jìn)行了大量研究，取得了一定的進(jìn)展。采用有限元分析方法對液壓機剛度進(jìn)行了分析，對組合框架式液壓機拉桿部件的預(yù)緊力進(jìn)行了分析；文獻(xiàn)建立了液壓機的剛度矩陣，依據(jù)剛度矩陣對液壓機精度進(jìn)行預(yù)測。文獻(xiàn)建立了包含上、下橫梁、活動橫梁、活塞柱塞、液壓缸、墊板和模具的主機整機模型，模型中考慮了拉桿的預(yù)緊力、藕合接觸、液壓載荷與成形載荷；文獻(xiàn)建立了萬噸壓機有限元模型，對應(yīng)力、應(yīng)變進(jìn)行了分析。上述研究僅在模型層面上進(jìn)行，沒有將有限元模型分析結(jié)果與實際液壓機在載荷作用下的變形結(jié)果進(jìn)行比對。為此，研究提出并建立組合框架預(yù)緊式液壓機主機結(jié)構(gòu)有限元分析模型的建模規(guī)范；依據(jù)該規(guī)范建立B型組合框架預(yù)緊式液壓機主機結(jié)構(gòu)有限元模型；將有限元分析的變形結(jié)果與在現(xiàn)場采用激光追蹤測得的液壓機實際變形比對，驗證了液壓機建模方法正確性。
液壓機主機結(jié)構(gòu)分析基于ABAQUS有限元分析軟件。首先依據(jù)設(shè)計圖紙建立液壓機三維模型；根據(jù)材料進(jìn)行材料屬性定義；由于組合框架式液壓機受力復(fù)雜，在分析步的確定上要依載荷和約束邊界條件進(jìn)行調(diào)整，而且要反復(fù)調(diào)整。根據(jù)工作狀態(tài)下部件之間是緊密接觸，還是有位移確定接觸屬性。經(jīng)劃分網(wǎng)格后，有限元模型建立完成。對分析結(jié)果進(jìn)行提取，獲得相應(yīng)的位移和應(yīng)力值。
液壓機是根據(jù)用戶要求設(shè)計的專用設(shè)備，主要適用于塑性材料的壓制工藝，公稱力為24 MN。部件建模時，簡化了圓角、螺栓凸臺等結(jié)構(gòu)特征；忽略一些尺寸較小不做主要承力部分的開孔及一些尺寸較小的板塊；對于明顯不會影響機身整體強度、剛度的部位，如螺紋孔、銷孔以及一些細(xì)節(jié)上的淺槽都給予簡化忽略。在不考慮偏載的情況下，利用對稱性，僅建立1/4模型。
液壓機主機模型整機系統(tǒng)力流封閉，因此公稱力直接加在活塞和柱塞處。以1.1倍公稱力施加拉桿預(yù)緊力；實際情況下，預(yù)緊力施加可以采用加熱拉桿，然后冷卻來達(dá)到預(yù)緊目的，或者采用液體壓力將拉桿拔長后，旋緊螺母的方法進(jìn)行。區(qū)別于實際情況，在ABAQUS有限元分析軟件中有一個專門施加預(yù)緊力的命令，將預(yù)緊力分兩步施加拉桿上。
在下橫梁與拉桿螺栓接觸面施加固定約束，限制y方向的位移；在對稱面施加對稱約束。在最終分析步之前，這些臨時約束必須去掉，否則導(dǎo)致結(jié)果不正確。
建立液壓機主機模型時，根據(jù)真實工作狀況，將部件間接合面處理為接觸藕合。工作過程中可能發(fā)生錯移的接觸表面定義接觸和摩擦，如：支柱和上、下橫梁的接觸面，柱塞和柱塞缸接觸面，活塞和活塞缸接觸面；取金屬與金屬之間的干摩擦系數(shù)為0.15，有油膜潤滑的摩擦系數(shù)為0.01。在工作過程中不發(fā)生分離的表面之間定義綁定，如主缸、附缸與上橫梁接觸面，拉桿螺栓與上下橫梁接觸面等位置施加綁定，這樣使得有限元分析易于收斂。
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