e-works数字化企业网  »  文章频道  »  产品创新数字化(PLM)  »  CAE

基于OptiStruct的挖掘机液压油箱结构分析

2018/11/29    来源:互联网    作者:王新超  张涛      
关键字:HyperWorks  液压油箱  强度  
本文应用HyperWorks软件建立某挖掘机液压油箱分析模型,通过OptiStruct计算求解,找到了主要受力危险区域。针对位置设计了更加合理的结构,提高了液压油箱的刚度和强度。

1、概述

    液压油箱作为挖掘机的重要组成部分,其可靠性非常关键,CAE分析是现代设计方法的主要内容,对挖掘机结构件系统各部件进行CAE分析,研究其在各种工况下的变形和应力情况,继而对其进行优化设计,可以使得产品的结构和性能更趋完善。因此进行结构件系统的CAE分析和优化设计对挖掘机设计具有重要作用。

    本文以公司某款挖掘机液压油箱为研究对象,在HyperMesh中建立了液压油箱有限元网格模型,通过OptiStruct计算求解,在HyperView中,得到了液压油箱在某种极限工况下的应力及变形云图,进而确定了液压油箱的危险受力区域,与实际破坏位置一致,针对破坏位置设计了更加合理的结构,大大提高了液压油箱的可靠性。

2、原液压油箱结构分析

    Hyperworks作为高效的CAE软件集前后处理与求解器于一体,它集成设计与分析所需各种工具,具有无比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的操作界面。HyperMesh拥有直观的用户图形界面和高速度、高质量的自动网格划分功能,且能够与众多CAD系统和有限元求解器进行方便的数据交换,极大地提高了有限元网格划分的效率,大大缩短工程分析的周期。

    2.1 有限元模型

    根据设计者提供的几何模型,采用四边形壳单元对原设计模型进行网格划分。取单元尺寸为5mm,对于关注的重要区域进行必要细化,网格尺寸为1mm。底座采用实体单元模拟,最终整个液压油箱模型的单元数为1209505,节点数为1207764,其中,固定螺栓采用梁单元模拟,液压油质量均布在油箱表面上,根据相应的分析标准进行加载。有限元模型如图1所示。

有限元模型

 图1 有限元模型

    2.2 材料参数

    液压油箱所用的材料为钢材,具体参数如表1所示。

表1 材料参数

材料参数

    2.3 计算结果

    通过OptiStruct进行求解,液压油箱的最大应力188.8MPa,最大应力区域出现在焊缝位置,非常容易发生疲劳破坏,且与实际破坏位置一致,证明所建立的模式是可行有效的,具体应力云图和实物破坏如图2所示。

 整体应力云图

图2 整体应力云图

3、新结构分析

    为了降低主要受力区域的应力水平,提高液压油箱的可靠性。对原结构进行相应的结构更改,新结构底部变成C形加强板,具体几何模型如图3所示。对新修改的结构进行强度分析,分析结果显示,新结构应力水平较原结构有明显下降,降低约55.7%,应力云图如图4所示;较原结构变形量也有明显降低,降低约51.4%,变形量图如图5所示。具体对比结果详见表2。

几何模型

图3 几何模型

应力云图

图4 应力云图

变形量

图5 变形量

表2 两种方案结果对比

两种方案结果对比

4、结论

    本文应用HyperWorks软件对某款挖掘机的液压油箱车架进行了系统建模、分析、结构改进,通过计算分析找到了原设计结构的危险点。经过设计改进,得到了更加合理的液压油箱结构。新结构的最大应力大幅降低,大大提高了液压油箱的可靠性。另外,新改进液压油箱的变形也有所减小,说明刚度的也得到了加强。通过此分析项目,笔者充分体验到了HyperWorks软件在CAE建模、分析的强大功能。

责任编辑:邓忠帅
本文来源于互联网,e-works本着传播知识、有益学习和研究的目的进行的转载,为网友免费提供,并以尽力标明作者与出处,如有著作权人或出版方提出异议,本站将立即删除。如果您对文章转载有任何疑问请告之我们,以便我们及时纠正。联系方式:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐