巨型模锻压机结构载荷均匀传递及控制

论文摘要

巨型模锻压机的研制过程中,面临着模锻压机承载能力要求巨大与装备结构可制造性之间的突出矛盾。超大成形能力与高成形精度要求模锻压机具有高强度与高刚度,从而给制造能力带来了严峻的挑战。在协调处理二者之间矛盾的实践中,巨型模锻压机往往采用隔板、横梁、叠片、立柱等构件形式将整体结构分成不同层次的组合结构。各组合结构之间采用预紧螺栓、过盈配合、焊接、活动铰接等连接方式进行有效连接。组合结构间的应力分布、载荷传递与刚度匹配是直接影响装备寿命、功能和运行精度的关键因素。本文以800MN巨型模锻压机为研究对象,从组合机架预应力分配、制造误差的组合方式以及装备运行过程本体结构应力与变形状态长效监测三个方面对巨型模锻压机载荷均匀传递的相关问题进行研究,为提高巨型模锻压机的可靠性与运行精度提供参考与理论依据。1.预应力组合机架预应力分配形式直接关系到预应力机架的刚度水平。本文通过研究多拉杆、多垫板组合结构在不同预应力分布形式下的应力与变形情况,得到了预应力机架的预应力分布的优化方案,改善了预应力机架载荷传递的均匀性,提高了机架的刚度；2.对于超高／长的多支并行组合结构,由于结构尺寸巨大,机械加工制造的误差积累,将导致子结构间承载界面的接触状态发生变异,致使载荷的传递向某个方向或区域发生高度聚集,造成结构根本性的破坏。针对该问题,通过建立承载结构的三维有限元模型,研究了不同组配形式下的应力畸变规律,提出了保证模锻压机可靠运行的并行承载结构组配规律；3.装备运行的可靠性和使用寿命依赖于长期有效的应力与位移监测。通过观测有限元分析的结果,找出整机关键承载结构的最大应力与变形区域,综合考虑经济性与有效性,建立了巨型模锻压机的长期监测技术。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 巨型模锻压机的工作原理与发展趋势
• 1.2.1 巨型模锻压机的工作原理
• 1.2.2 液压机的基本结构
• 1.3 国内外液压机发展现状
• 1.3.1 模锻压机预应力机架结构形式的发展趋势
• 1.3.2 模锻压机预应力机架关键技术研究的发展趋势
• 1.4 制造误差对巨型模锻压机性能影响的研究现状
• 1.5 课题研究的主要内容及意义
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 课题研究的意义
• 1.5.3 课题研究的主要内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 800MN模锻压机的结构形式与有限元建模
• 2.1 引言
• 2.2 800MN巨型模锻压机的结构形式及力流传递特征
• 2.2.1 800MN巨型模锻压机的结构形式与技术指标
• 2.2.2 800MN巨型模锻压机的力流传递特征
• 2.2.3 800MN巨型模锻压机的力流传递分析的意义与主要方法
• 2.3 MSC.Marc有限元分析软件介绍
• 2.4 MSC.Marc的接触分析理论与方法
• 2.4.1 MSC.Marc接触分析理论
• 2.4.2 MSC.Marc接触分析的基本流程
• 2.5 基于MSC.Marc的预紧结构有限元建模理论与方法
• 2.5.1 MPC法模拟预紧力的施加
• 2.5.2 过盈法模拟预紧力的施加
• 2.5.3 降温法模拟预紧力的施加
• 2.5.4 初应力法模拟预紧力的施加
• 2.5.5 拉杆预紧结构分析模型的建立
• 2.5.6 拉杆预紧结构不同预紧施加方式分析结果比较
• 2.6 本章小结
• 第三章 800MN模锻压机组合机架预应力分配规律研究
• 3.1 引言
• 3.2 主机架结构预紧力分配的理论计算
• 3.2.1 800MNC形板式预应力机架结构描述
• 3.2.2 C形板结构预紧连接力学分析模型
• 3.2.3 理论模型的局限性
• 3.3 内外拉杆预紧组合结构的三维有限元模型
• 3.4 内外拉杆预紧组合结构预紧力配置规律
• 3.4.1 各部件最大应力的区域
• 3.4.2 各部件最大应力的变化情况
• 3.5 本章小结
• 第四章 考虑制造误差的模锻压机并行承载结构组配顺序研究
• 4.1 引言
• 4.2 C形板组三维有限元模型的建立
• 4.2.1 模型的简化
• 4.2.2 存在加工误差时的极限承载考虑
• 4.2.3 加工误差存在时C形板组可能的组配形式
• 4.2.4 边界条件
• 4.3 无偏差时各关键部位的变形及应力分布
• 4.4 有偏差时各关键部位的变形和应力分布
• 4.5 不同形式下加工误差对结构变形与应力的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 800MN模锻压机实验监测方案研究
• 5.1 800MN大型模锻压机关键结构件最大应力与变形区域
• 5.1.1 组合机架最大应力与变形区域
• 5.1.2 侧机架最大应力与变形区域
• 5.1.3 上板梁最大应力与变形区域
• 5.2 800MN大型模锻压机测试方案设计
• 5.2.1 组合机架的位移监测
• 5.2.2 组合机架的应力监测
• 5.2.3 侧机架应力监测
• 5.2.4 上板梁应力监测
• 5.2.5 缸体应力监测
• 5.2.6 其它需要的应力监测
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果目录