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2014年 11月 机床与液压 NOV.2014
第42卷 第22期 MACHINETOOL &HYDRAULICS Vo1.42No.22
DOI:10.3969/j.issn.1001—3881.2014。22.014
疲劳寿命约束下冷镦机床身的拓扑优化
何彬
(湖北理工学院机 电工程学院,湖北黄石435003)
摘要:如何满足预定寿命的要求是锻压机床轻量化设计需要解决的难点问题。针对冷镦机床身的材料、结构和工况特
点,分析了冷镦机床身疲劳寿命的计算方法,提出了疲劳寿命约束下冷镦机床身的拓扑优化算法和过程。并以某型号冷镦
机床身为例,运用ABAQUS有限元和Fe-safe疲劳寿命分析软件,实现了疲劳寿命作用下床身的拓扑优化迭代过程,验证了
所提出的算法,有效地将疲劳寿命与拓扑优化以及再设计环节予以结合 ,从而同时满足床身轻量化和预定寿命的要求。
关键词:冷镦机床身;疲劳寿命 ;拓扑优化;再设计
中图分类号:TH122 文献标识码:A 文章编号:1001—3881(2014)22—050~3
TopologyOptimizationofHeadingMachineBedunderFatigueLifeConstraint
HE Bin
(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,HubeiPolytechnicUniversity,HuangshiHubei435003,China)
Abstract:Oneofthedifficultproblemstobesolvedinlightweightdesignforforgingmachineishowtosatisfytherequirementof
intendedlife.Consideringthefeatureofworkingcondition,materialandstructureofheadingmachinebed,thecalculationmethodof
thebed’Sfatiguelifewasanalyzed,andthealgorithm andprocessoftopologyoptimizationwereputforwardunderfatiguelifeconstraint.
Inaddition,atypeofheadingmachinebedwastakenasaNexampletorealizetheiterationprocessoftopoloyg optimizationunderthe
bedsfatiguelifeconstraintandtestifytheproposedalgorithm ,whichcouldeffectivelyintegratebedsfatiugelifewithitstopologyopti—
mizationandredesignSOastomeettherequirementsofbothlightweightandintendedlife.
Keywords:Headingmachinebed;Fatiugelife;Topoloyg optimization;Redesign
锻压机床是钢材消耗量最大的一类机床,锻压机 于典型的锻压机床。。。
床的轻量化是绿色制造和设计的必然要求。如何结合 影响冷镦机床身疲劳的因素主要包括工作条件
整机的使用寿命 ,实现其全局轻量化是锻压机床轻量 (载荷特性、加载频率、介质和温度等)、床身状态
化设计需要解决的难点问题之一。传统的锻压机床轻 (应力集中、尺寸、表面加工质量和表面强化处理
量化设计更多依靠单一的结构优化,即主要考虑刚度 等)以及材料 (化学成分、金相组织、内部缺陷和
和频率约束,很少兼顾到使用寿命的影响,其原因在 纤维方 向等) 。冷镦机的一个工作循环 中包括送
于结构的轻量化设计
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