冲击试验机摆杆结构设计分析与优化.pdf

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1、第34卷第1期坎倾县霄备Vo1．34NO．12016年1月MACHINERY&ELECTRONICSJan．2016冲击试验机摆杆结构设计分析与优化常德功，田成成，周烨，侯兴飞，李松梅(青岛科技大学机电工程学院，山东青岛266061)摘要：在对冲击试验机关键位置摆杆的结构设计中，利用ANSYSWorkbench对摆杆进行瞬态分析，分析出其在受到瞬间冲击载荷时的应力、应变和变形的情况，根据目标函数减轻摆杆的质量进行参数优化，分析出各个设计点对应结构的等效应力、变形和质量，具体分析各个输入参数对摆杆质量的影响，选择出最优的设计参数。关键词：冲击试验机；摆杆；瞬态分析；优化设计；ANSY

2、SWorkbench中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1001—2257(2016)oi一0020—04StructureAnalysisandOptimizationDesignofthePenduluminImpactTestingMachineCHANGDegong，TIANChengcheng，ZHOUYe，HOUXingfei，LI$ongmei(CollegeofElectromechanicalEngineering，QingdaoUniversityofScienceandTechnology，Qingdao266061，China)Abstract：I

3、nthestructuraldesignofthekeypendulumoftheimpacttestingmachine，ANSYSWork—benchiSusedtoconducttransientanalysisofthependulum，toobtainitsstress，strainanddeformationunderinstantaneousimpactload．Accordingtotheobjectivefunction，themassofthependulumisreducedandparameteroptimizationisachieved，toanalyz

4、etheequivalentstress，deformationandmassatvariouspointsofdesign，Theinfluenceofvariousinputparametersonthemassofthependulumisanalyzedtose—lecttheoptimizeddesignparameters．Keywords：impacttestingmachine；pendulum；transientanalysis；optimizationdesign；ANSYSwork—bench杆进行结构设计，并利用ANSYSWorkbench对摆0引言杆进行瞬

5、态分析。冲击试验机是一种用来对材料进行冲击的力1摆杆结构学性能测试的试验仪器口]。由于材料在冲击的过程中会发生诸多的损伤情况]，如弯曲、剥落和断裂冲击试验机的关键位置摆杆是由上连接头、圆等，所以处在冲击工况下的材料或者零部件，不能管和开有销孔的下连接头3部分焊接而成，结构如单纯地从单个力学性能上去试验，而需要模拟真实图1所示。根据对冲击力和冲击速度的设计要求，的冲击环境[3]。应用冲击试验机测试材料在实际通过计算和设计经验，初选摆杆装置的关键位置摆的冲击环境中的失效情况，为新产品的研发和试制杆的尺寸：摆杆初选外径为180mm，长度为2660提供可靠的试验数据[6]。mm的圆管型材。

6、材料均选用具有高强度、高冲击在此，对自主研发的冲击试验机的关键位置摆韧性及高疲劳强度的42CrMo。收稿日期；2015—09—14作者简介：常德功(195O一)，男，山东威海人，工学博士，教授，博士研究生导师，主要从事新型传动机构、机械系统智能化、现代设计方法学与计算机辅助设计等方面的研究；田成成(199O～)，男，山东滨州人，硕士研究生，主要从事机器人技术、新型传动机构等方面的研究。·2O·常德功等：冲击试验机摆杆结构设计分析与优化设计与研究0“O们O他0O们O∞O0O通过优化前后数据的对比，可以看出摆杆的尺／■⋯■⋯．⋯⋯⋯⋯⋯i⋯⋯-／⋯j⋯⋯-；寸明显减小，质量减轻了35．

7、2，但是其最大变形⋯；i!；／量和最大等效应力都在许用范围之内。从摆杆的优化结果中可以看出，该优化分析达到了减轻质量=蒸=====≥===≥I_髫===：：的目的，同时强度也能够符合要求。．4结束语360370380390400410420430440对自主研发的冲击试验机关键位置摆杆的结P1／ram构进行设计分析与优化，从减轻摆杆的质量优化结图8连接头外径P1与摆杆质量P8的关系果表明，优化后的摆杆尺寸明显减小，质量明显减对摆杆优化分析求解以后，可以得到27个设计轻