基于HyperWorks的面棒机有限元分析及优化设计

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1、中图分类号：TH122密级：公开UDC：本校编号：硕士学位论文论文题目：基于HyperWorks的面棒机有限元分析及优化设计研究生姓名：皮特学号：0211324学校指导教师姓名：李万祥职称：副教授申请学位等级：工学硕士专业：机械制造及其自动化论文提交日期：2014.05论文答辩日期：2014.06万方数据硕士学位论文基于HyperWorks的面棒机有限元分析及优化设计FiniteElementAnalysisandOptimizingDesignofNoodleRodMachineBasedonHyperWorks作者姓名：皮特学科、专业：机械制造及其自动化学号：0211324

2、指导教师：李万祥完成日期：2014.04.08兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰州交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州交通大学可以将学位论文的全部

3、或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据兰州交通大学硕士论文摘要面棒机的支架主要起到支撑和连接的作用，同时也要承受传递给它的各种力和力矩的作用，由于支架支撑的扭拉装置是靠减速器提供动力，传动过程中是依靠锥齿轮的啮合传递动力，因此必须保证支架具有足够的强度和刚度，尤其是刚度。鉴于此，本文选用RADIOSS软件对面棒机的大小支架进行有限元求解分析，并对支架的薄弱地方进行结构

4、改进，改进后的支架使用OptiStruct优化软件进行拓扑优化结构设计。本文中的主要研究内容如下所示：1.介绍优化技术的发展情况以及面棒机在研发过程中遇到的问题，确定了论文的研究方向。同时也简单介绍了有限元方法和弹性力学知识，为后续的求解分析提供了理论基础。2.对面棒机的大小支架进行了有限元静力学分析，支架在揉顺机构和扭拉机构的重力作用下，大小支架的应力分布云图和应变分布云图。同时也对大小支架进行了模态分析，得到了它们的固有频率及振型；对它们的动态特性也进行了评估。3.利用OptiStruct拓扑优化技术对初始支架模型进行了优化分析，分析了目标函数随着迭代次数增加的变化情况，同

5、时研究了不同约束位移对支架密度云图的影响，不同阀值对支架材料分布的影响。4.利用OSSmooth生成的几何模型在SOLIDWORKS重新设计，再将设计后的模型进行强度分析。跟原设计模型进行对比，发现刚度、强度、重量均优于原支架，表明该方案切实有效。5.对在体网格下的模型进行了拓扑优化分析，与面网格拓扑分析结果做了一些对比，发现体网格下的拓扑优化分析结果可以应用于液态成型工艺中，为日后该支架采用铸造工艺生产进行了一些前期探索。通过上面的分析，能够对面棒机结构的一些特性有更多更全面的了解，为该产品后续设计提供了可靠的经验。使用该设计思路后不仅能够有效的减少生产成本、降低产品的研发时

6、间，从而增强该产品在激烈市场中的竞争力。关键词：面棒机；有限元分析；HyperWorks；拓扑优化论文类型：应用研究I万方数据基于HyperWorks的面棒机有限元分析及优化设计AbstractTheholderofNoodleRodMachineismainlyusedforsupportingandconnecting,meanwhile,italsoneedstobearvariouskindsofforceandmomenttransmittedtoit,becauseitisthetwistdevicewhichsupportsreducertheholderthat

7、offerspower,anddependsonthemeshofbevelgeartotransmitpowerduringthetransmissionprocess.Therefore,itistobeensurethattheholderhaveadequatestrengthandstiffness,especiallyforthestiffness.Forthatreason,thisarticleanalysesthefiniteelementsolutionbyRADIOSS