液壓機的模型包括上橫梁、中橫梁、下橫梁、拉桿、液壓缸、立柱、工作臺。采用Pro/E軟件建立本體各個部分的三維模型，同時考慮到模型真實和降低有限元分析的計算量，對整體結構影響較小的局部結構進行簡化，略去了一些倒角、圓角、吊耳等。
      考慮到液壓機的模型結構比較復雜，裝配模型采用實體單元SOLID45，劃分單元1052870個，節點247601個。液壓機機架各部件之間存在多處接觸，接觸是工程分析非線性問題中比較復雜的一類。ANSYS軟件中提供的接觸定義類型有5類。根據液壓機實際工作情況，對整個模型的每個零件和它接觸的零件之間設置接觸對，每個接觸對由目標而和接觸而組成。并對各個接觸對進行詳細的定義。實際工作時拉桿與上橫梁、下橫梁之間的接觸不存在滑移，采用綁定接觸，上橫梁、下橫梁與立柱之間的接觸而可能出現裂縫，采用粗糙接觸，工作臺與下橫梁采用綁定接觸，中橫梁和立柱之間采用標準接觸。
      考慮到液壓機在偏心載荷下比中心載荷下受力情況更危險，本研究將主要研究快鍛液壓機在偏載工作狀態下的受力情況。通常，快鍛液壓機的受力狀態主要分成以下3種工作狀態：偏心載荷下的墩粗工作狀態，偏心載荷下的快鍛工作狀態;偏心載荷下的拔長工作狀態。
      通過分別對上述3種工作狀態進行有限元計算和分析，得到在以上3種工作狀態中，液壓機在偏心載荷下的墩粗工作狀態時的受力情況最危險。由此得到如果液壓機在偏載墩粗工作狀態下能可靠、安全地工作，那么在其他狀態下也可以順利完成鍛壓任務。由于文章篇幅有限，文中僅對偏載墩粗狀態下的液壓機進行模擬計算，液壓機的鍛造壓力分級為30/42/72 MN，最大的墩粗力為80 MN。工作缸固定在上橫梁上，工作缸內裝有工作柱塞，與活動橫梁相連接。液壓機工作時，高壓液體進入工作缸后，對柱塞會產生很大的壓力，推動柱塞、活動橫梁、上砧向下運動，對工件進行加工。
      由于液壓機的機架通過地腳螺栓固定，故對下橫梁的8個螺栓孔施加全約束。
      由于全預緊組合機架自身結構的優勢，已成為大中型液壓機機架的首選結構形式。預緊力參數的設計和預緊方式直接關系到該機架的穩定性、安全性和工件的加工精度，是機架設計的核心問題。采用超高壓泵裝置對液壓機進行液壓預緊，通過預緊螺母、墊圈使得拉桿全長產生預緊拉力，同時對上橫梁、下橫梁、立柱施加預緊壓力，從而構成了雙柱預應力組合受力機架。
      有限元模擬計算中對預應力的施加一般有3種方法。(1)等效力法。基本原理是對預緊結構施加等效荷載。是一種在有限元模型中把多根拉桿所承受的拉力等效為一個而壓力，直接施加等效載荷在預緊螺母的作用而的方法。這種方法不用建立拉桿和預緊螺母的有限元模型，所以不能模擬真實結構中預緊螺母和上、下橫梁的接觸問題。由于沒有建立螺栓的模型，只施加了等效載荷模擬預緊力，從而減少了計算量，方便求解。但對于復雜的大型結構難以計算等效載荷且計算誤差較大。(2)溫度法。溫度法比較常用，在不涉及熱分析的結構分析中非常實用。但對于復雜螺栓預緊結構來說，該法具有計算量大、費時、易出錯等缺點。(3)預緊單元法。ANSYS提供了以預緊單元為手段的螺栓預緊效果模擬方法。該方法能夠自動生成預緊單元，并進行多個螺栓預緊序列的載荷控制。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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