1、主要內(nèi)容提要一、目前分析工作所存在的四個(gè)主要問題：1、 事后分析，即很多分析工作都是市場(chǎng)反應(yīng)出了問題才進(jìn)行分析2、 應(yīng)力測(cè)試試驗(yàn)的欠缺3、 分析工作未流程化，分析報(bào)告未標(biāo)準(zhǔn)化。4、 分析工作現(xiàn)在只有靜強(qiáng)度分析，欠缺動(dòng)態(tài)分析、疲勞分析以及非線性分析。二、工作方案1、 從整體到零部件級(jí)的分析，先拿956!來進(jìn)行。2、 完成對(duì)挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的分析。3、 對(duì)裝載機(jī)的動(dòng)態(tài)分析。4、 對(duì)裝載機(jī)的疲勞分析和研究。5、 完成對(duì)壓路機(jī)YZ18J的模態(tài)分析6、 完成對(duì)兩頭忙的分析。7、 應(yīng)力測(cè)試工作的全面開展。8、 非線性分析的加強(qiáng)三、技術(shù)管理1、 為了能使設(shè)計(jì)與分析更加密切的結(jié)合起來，使分析真正能夠參與到設(shè)計(jì)中去

2、，對(duì)于必分析結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)者無論是設(shè)計(jì)新產(chǎn)品還是對(duì)某結(jié)構(gòu)做了改動(dòng)，小批試制在下發(fā)圖紙以前必須經(jīng)由分析主管簽字確認(rèn)，否那么不予下發(fā)。對(duì)于重要的或是分析不能十分確定的構(gòu)件要進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試試驗(yàn)。2、 分析工作未流程化3、 分析報(bào)告的標(biāo)準(zhǔn)化。四、分析人員配置1、 近期人員配置·強(qiáng)度分析人員2名·多剛體動(dòng)力學(xué)分析人員1名2、 遠(yuǎn)期人員配置 ·強(qiáng)度分析人員2名·多剛體動(dòng)力學(xué)分析2名·疲勞分析高手1名·非線性分析高手1名五、軟件配置現(xiàn)在所用的有限元分析軟件主要是MSC公司的Patran、Nastran，UG公司的Femap、NX Nastran。也有做剛

3、體動(dòng)力學(xué)分析的，所用軟件為MSC公司的ADAMS。這些軟件能購置是最好，購置的主要目的是能夠獲得他們的技術(shù)效勞。有限元分析的開展現(xiàn)狀及設(shè)想強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性是機(jī)械產(chǎn)品性能的重要衡量指標(biāo)，理論計(jì)算只能滿足對(duì)簡單構(gòu)件的計(jì)算，對(duì)于大局部結(jié)構(gòu)運(yùn)用材料力學(xué)理論計(jì)算有困難。近年來開展的有限單元法已在機(jī)械行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在汽車、航天行業(yè)已發(fā)揮了其強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。在我們山東臨工利用有限單元法對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行靜強(qiáng)度分析已取得了一些成績，同時(shí)還存在很大的缺乏，現(xiàn)對(duì)分析工作的開展現(xiàn)狀做一下匯報(bào)，同時(shí)對(duì)有限元分析的近期工作及遠(yuǎn)期工作做了設(shè)想。一、開展現(xiàn)狀1、所做的分析工作 1.1、線性靜強(qiáng)度分析下表所列的是所做的

4、一些主要的工作：分析工程分析情況描述試驗(yàn)及實(shí)際反應(yīng)情況953與ZL50F的結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度分析比照對(duì)兩者同時(shí)進(jìn)行了整車強(qiáng)度分析。由于ZL50F在實(shí)際中壞的很少，因而分析目標(biāo)是使953結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力值均小于ZL50F結(jié)構(gòu)件相應(yīng)部位的應(yīng)力值。分析說明在工作裝置上兩者應(yīng)力相差不是很大，前車架由于作了較大改動(dòng)，其在強(qiáng)度上存在尖點(diǎn)，最終設(shè)計(jì)人員根據(jù)分析的結(jié)構(gòu)對(duì)前車架結(jié)構(gòu)形狀作了改動(dòng)。1、 對(duì)953進(jìn)行了應(yīng)力測(cè)試試驗(yàn)由北京試驗(yàn)廠完成，工作裝置及后車架的應(yīng)力實(shí)測(cè)值與計(jì)算值相差在10%以內(nèi)，前車架上除個(gè)別點(diǎn)外，其它實(shí)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力也根本與計(jì)算值相吻合。2、 對(duì)953進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)，臺(tái)架試驗(yàn)工況要遠(yuǎn)惡劣于實(shí)際工況。試驗(yàn)中各點(diǎn)

5、的破壞順序均是按有限元中指出的順序破壞的，即應(yīng)力值從大到小依次排序。933結(jié)構(gòu)件的靜強(qiáng)度分析對(duì)933的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了分析，包括工作裝置，前車架，后車架1、 做了臺(tái)架試驗(yàn)，試驗(yàn)中各危險(xiǎn)點(diǎn)的破壞情況與有限分析的結(jié)果相吻合。2、 吉林大學(xué)樊博士來做動(dòng)應(yīng)力試驗(yàn)時(shí)也給933的動(dòng)臂上應(yīng)力集中點(diǎn)處做了應(yīng)力測(cè)試試驗(yàn)，測(cè)試值與分析值誤差不超過5%。952工作裝置的靜強(qiáng)度分析主要是針對(duì)952的動(dòng)臂強(qiáng)度進(jìn)行了分析，分析說明確實(shí)在某些點(diǎn)處存在強(qiáng)度缺乏的現(xiàn)象，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改良，從而大大降低了破壞點(diǎn)處的應(yīng)力值。后來經(jīng)過不斷的思考及借鑒他人成果我們又找到了一種更加合理的結(jié)構(gòu)提供應(yīng)設(shè)計(jì)人員做參考。1、 進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)，臺(tái)架試

6、驗(yàn)的工況相當(dāng)于實(shí)際中的聯(lián)合工況，該工況對(duì)動(dòng)臂來說是最危險(xiǎn)的，但比起實(shí)際來沒有沖擊存在。試驗(yàn)中動(dòng)臂沒有被破壞。2、 進(jìn)行了應(yīng)力測(cè)試，動(dòng)臂上各點(diǎn)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值誤差不到5%。655挖掘機(jī)的工作裝置靜強(qiáng)度分析對(duì)其工作裝置進(jìn)行了分析并提出了改良意見915H結(jié)構(gòu)件的靜強(qiáng)度分析對(duì)最終的工作裝置及其前后車架進(jìn)行了分析并提出了改良見意。 1.2、少量的非線性分析，主是做了970防滾翻駕駛室，該分析歷時(shí)兩個(gè)月，使該駕駛室成功滿足了國家規(guī)定的強(qiáng)度、剛度與吸能標(biāo)準(zhǔn)。2、應(yīng)力測(cè)試情況 2.1、北京試驗(yàn)廠所做的953結(jié)構(gòu)件的靜態(tài)應(yīng)力測(cè)試 2.2、吉林大學(xué)樊老師應(yīng)課題要求來做過兩頭忙的鏟裝局部動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試，同時(shí)為我們做了9

7、33動(dòng)臂上一應(yīng)力集中點(diǎn)的靜態(tài)應(yīng)力測(cè)試。 2.3、山東大學(xué)姜博士應(yīng)課題要求對(duì)953結(jié)構(gòu)件做了靜態(tài)應(yīng)力測(cè)試 2.4、近期測(cè)試組已購置電阻應(yīng)變儀，應(yīng)力測(cè)試的工作馬上可以開展。3、存在問題 3.1、關(guān)于許用應(yīng)力確實(shí)定問題。裝載機(jī)的工作平安系數(shù)一般取1.5，理論上來說許用應(yīng)力應(yīng)該是材料的屈服極限除以該平安系數(shù)，事實(shí)上這樣并不科學(xué)，一是因?yàn)獒槍?duì)不同的受力點(diǎn)應(yīng)當(dāng)有不同的平安系數(shù)，比方尖點(diǎn)平安系數(shù)要高于母材的平安系數(shù)。二是結(jié)構(gòu)有一定的疲勞壽命，不同部位按照相同的壽命要求將有不同的許用應(yīng)力值。具體許用應(yīng)力多大適宜現(xiàn)在還不能明確確定，這需要長期的經(jīng)驗(yàn)積累。 3.2、現(xiàn)在所做很多分析工作都是市場(chǎng)反應(yīng)出問題了才進(jìn)行分

8、析，這樣很不妥當(dāng)，分析的目的在于超前把問題解決，以降低事故出現(xiàn)的可能性，從而為企業(yè)防止不必要的損失。既然能進(jìn)行分析就不能對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品懷著僥幸心理，而應(yīng)該以分析結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。建議分析工作作為一個(gè)設(shè)計(jì)必經(jīng)過程來處理，在下發(fā)圖紙之前應(yīng)附帶產(chǎn)品的有限元分析說明書。 3.3、應(yīng)力測(cè)試試驗(yàn)做的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，做好分析工作試驗(yàn)不能缺少，以后應(yīng)該在試驗(yàn)方面進(jìn)行加強(qiáng)，尤其是應(yīng)該有我們自己的測(cè)試小組。 3.4、分析工作未流程化，在設(shè)計(jì)者看來分析工作可有可無，從而大大減少了分析的工作量；3.5、分析報(bào)告未標(biāo)準(zhǔn)化。 3.5、分析工作的單一化。現(xiàn)在所做的分析主要是靜強(qiáng)度分析，這對(duì)提高臨工的產(chǎn)品質(zhì)量還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的

9、，應(yīng)該增加分析的種類，開展動(dòng)態(tài)應(yīng)力分析，疲勞分析，非線性分析。二、對(duì)分析工作的設(shè)想1、工作方案 1.1、近期工作方案 、從整體到零部件級(jí)的分析，先拿956來進(jìn)行。將956各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行解剖，一層一層的展開，分出一級(jí)部件，二級(jí)部件，哪些是必分析件，需要進(jìn)行哪些分析。形成一套完整的分析，并制定出必分析件明細(xì)。需要2個(gè)月的時(shí)間。裝載機(jī)需要分析的幾大局部如下： 變矩器總成 變速箱總成變速操縱總成前橋總成傳動(dòng)軸總成后橋總成連桿機(jī)構(gòu)鏟斗總成轉(zhuǎn)向器總成前車架后車架駕駛室、完善對(duì)臨工產(chǎn)品的分析。包括以下幾個(gè)方面：1對(duì)挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件的分析。包括655及670兩種類型。時(shí)間3個(gè)月 ·對(duì)655挖掘機(jī)的工作裝置

10、局部曾經(jīng)分析過,但分析過程中對(duì)各種工況考慮不是很全面，需要進(jìn)行完善。另外還需要對(duì)其它幾個(gè)局部進(jìn)行分析。下面列出了需要分析的幾大局部：發(fā)動(dòng)機(jī)支承行走系統(tǒng)行走操動(dòng)工作裝置上架總成回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總成下架總成推土鏟總成 ·有限元分析完成后應(yīng)做相應(yīng)的應(yīng)力測(cè)試試驗(yàn)。然后修改有限元模型，使有限元模型能與實(shí)際模型相吻合。依據(jù)修改后的有限元模型的結(jié)果得出現(xiàn)有挖掘機(jī)分析的最終結(jié)果，出具分析報(bào)告。 ·與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行討論，對(duì)某些設(shè)計(jì)不合理的構(gòu)件加以修改，使結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性要求。2對(duì)兩頭忙的分析。分析的方法如同以上所述的裝載機(jī)與挖掘機(jī)。3壓路機(jī)的模態(tài)分析。首先對(duì)YZ18J進(jìn)行分析，由于對(duì)這樣大型

11、的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析還是第一次，所以需要的時(shí)間要長一些，大概需要三個(gè)月期間有別的分析任務(wù)可以做。做完分析后應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)以驗(yàn)證分析的正確性，以便將來能夠更好的指導(dǎo)實(shí)際。該分析結(jié)果能夠幫助設(shè)計(jì)人員降低駕駛室的振動(dòng)，提高結(jié)構(gòu)件的振動(dòng)強(qiáng)度。1.1.3、應(yīng)力測(cè)試工作的全面開展?，F(xiàn)在測(cè)試小組已經(jīng)購置電阻應(yīng)變儀，再購置一些小的附件就可以開展應(yīng)力測(cè)試工作。擬對(duì)公司的主打產(chǎn)品結(jié)合有限元分析的結(jié)果進(jìn)行測(cè)試，一方面可以提高有限元分析的水平，另一方面會(huì)為設(shè)計(jì)人員提供有用的數(shù)據(jù)。 1.2、遠(yuǎn)期工作方案 、對(duì)裝載機(jī)的動(dòng)態(tài)分析。動(dòng)態(tài)分析包括兩方面的內(nèi)容，分述如下：1裝載機(jī)在一個(gè)工作周期中的應(yīng)力變化情況。在一個(gè)循環(huán)過程中會(huì)

12、有一些沖擊是靜態(tài)分析所考慮不到的，動(dòng)態(tài)分析可以解決這個(gè)問題，這也是現(xiàn)在分析開展的一個(gè)方向。做該項(xiàng)分析時(shí)應(yīng)先從有限元前處理中做好模型把各階模態(tài)計(jì)算出來，再將結(jié)果調(diào)入到動(dòng)力學(xué)分析軟件例如ADAMS中進(jìn)行整個(gè)工作過程的模擬，這樣整個(gè)過程中各個(gè)關(guān)節(jié)的受力情況及沖擊情況就可以模擬出來，然后將結(jié)果調(diào)入到有限元中再次進(jìn)行分析計(jì)算就可以得出整個(gè)工作過程的應(yīng)力分布情況了。 2裝載機(jī)的動(dòng)力響應(yīng)情況。即裝載機(jī)在受到某種鼓勵(lì)的情況下的位移、速度及加速度響應(yīng)。做裝載機(jī)的動(dòng)力響應(yīng)時(shí)應(yīng)先進(jìn)行模態(tài)分析，而后進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)分析，隨機(jī)振動(dòng)分析。這些數(shù)據(jù)對(duì)裝載機(jī)的性能改善很有意義。、裝載機(jī)的疲勞分析。通過疲勞分析可預(yù)知裝載機(jī)的的壽命

13、，利用分析數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良從而提高其壽命，實(shí)現(xiàn)等壽命設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的可靠性。疲勞壽命分析對(duì)我公司現(xiàn)在情況來看很有必要，為了真正能使分析結(jié)果來指導(dǎo)實(shí)際，該項(xiàng)工作需要經(jīng)過以下三個(gè)過程： 1軟件的配置?，F(xiàn)在有限元分析所用的軟件為Patran及Nastran，MSC中所用的疲勞分析模塊為Fatigue，需要安裝接口，這個(gè)問題現(xiàn)在正待解決，要想做疲勞分析需要首先解決這個(gè)問題。其它有限元軟件中有的直接帶有這一模塊，也可以解決這個(gè)問題。 2有限元分析階段。即把已經(jīng)計(jì)算出的應(yīng)力結(jié)果調(diào)入到疲勞分析軟件中進(jìn)行計(jì)算求出各結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命。 3試驗(yàn)驗(yàn)證階段。至少應(yīng)對(duì)其中的一個(gè)構(gòu)件進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，看他的試驗(yàn)壽命，試驗(yàn)方

14、法按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。將該構(gòu)件的試驗(yàn)壽命與有限元分析得出的壽命相比擬，然后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)有限元模型進(jìn)行修正，使得分析結(jié)果能夠與試驗(yàn)結(jié)果相一致。4將其它的構(gòu)件計(jì)算出的壽命與試驗(yàn)構(gòu)件的壽命相比擬，修改這些結(jié)構(gòu)使他們的壽命相接近，從而實(shí)現(xiàn)等壽命設(shè)計(jì)。、非線性分析的加強(qiáng)。前一段時(shí)間做過一個(gè)材料非線性的工程，即970防滾翻駕駛室的分析。做了一年多的分析工作，深深感到非線性分析的必要性，做非線性分析可以解決以下幾個(gè)問題： 1解決材料非線性問題。在我們的分析結(jié)果中有很多地方已超出材料的屈服極限，超過材料極限后就應(yīng)該用非線性分析而不能繼續(xù)用線性進(jìn)行分析。分析說明大局部結(jié)構(gòu)在超過屈服階段后都能滿足一定的壽命要求，

15、也就是說并不是說材料的許用應(yīng)力必須降在屈服極限以下，因而進(jìn)行材料非線性分析很有必要。 2解決接觸問題。在現(xiàn)有的分析中，在鉸接處只是近似模擬，在鉸接中板附近的應(yīng)力值及銷軸的應(yīng)力值與實(shí)際偏差較大，主要是因?yàn)檫吔鐥l件模擬的不夠準(zhǔn)確，要想做這個(gè)工作需要用到接觸非線性的方法。 3對(duì)零件的加工制造工藝，焊接工藝提出方向上的指導(dǎo)。這一塊是非線性的特長。通過模擬能夠看出某種加工方法是否合理，焊接過程中會(huì)產(chǎn)生什么樣的剩余應(yīng)力，從而做出方向上的指導(dǎo)。2、技術(shù)管理 2.1、將設(shè)計(jì)與分析密切結(jié)合起來為了能使設(shè)計(jì)與分析更加密切的結(jié)合起來，使分析真正能夠參與到設(shè)計(jì)中去，對(duì)于必分析結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)者無論是設(shè)計(jì)新產(chǎn)品還是對(duì)某結(jié)構(gòu)做

16、了改動(dòng)，小批試制在下發(fā)圖紙以前必須經(jīng)由分析主管簽字確認(rèn)，否那么不予下發(fā)。對(duì)于重要的或是分析不能十分確定的構(gòu)件要進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試試驗(yàn)。 如果經(jīng)過分析后的構(gòu)件在市場(chǎng)中仍然出現(xiàn)了批量破壞的現(xiàn)象,分析人員將負(fù)責(zé)對(duì)該構(gòu)件重新進(jìn)行分析,看是否是分析上的失誤，必要時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)力測(cè)試試驗(yàn)。 2.2、制定必分析件標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)于公司的裝載機(jī)、挖掘機(jī)、壓路機(jī)、兩頭忙制定必分析件明細(xì)。使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)明確哪些是必須進(jìn)行分析的，以便下發(fā)圖紙前簽字確認(rèn)。 2.3、分析過程的流程化。 分析過程應(yīng)遵循以下流程來進(jìn)行： 2.4、分析報(bào)告的標(biāo)準(zhǔn)化。不同的分析人員將會(huì)有不同形式的分析報(bào)告，都會(huì)存在表達(dá)不全面的現(xiàn)象存在，從而給設(shè)計(jì)人員的

17、閱讀和理解帶來困難。分析報(bào)告應(yīng)詳細(xì)、標(biāo)準(zhǔn)，這樣會(huì)消除因?yàn)槿藛T的變動(dòng)而引起的報(bào)告的多樣化，另一方面能使分析的重要內(nèi)容保存下來，使后來者都能看懂看明白，能夠接著以前的工作繼續(xù)向下進(jìn)行，不會(huì)造成數(shù)據(jù)的流失。分析報(bào)告應(yīng)包涵以下幾個(gè)內(nèi)容：、分析原因及目標(biāo)、幾何模型描述應(yīng)說明分析對(duì)象包涵幾個(gè)部件，各部件之間的連接關(guān)系，有限元分析時(shí)所忽略的部件。、工作平安系數(shù)的說明說明各個(gè)部件的平安系數(shù)及每個(gè)部件不同部位的平安系數(shù)。、分析類型說明指出該分析是哪種類型的分析，是線性分析，非線性分析，屈曲分析，動(dòng)力分析，接觸分析，模態(tài)分析，還是其它。、工況描述 描述所分析的對(duì)象是如何工作的，有幾個(gè)危險(xiǎn)工況，說明其約束情況及加載

18、情況。、材料描述應(yīng)說明該項(xiàng)結(jié)構(gòu)所用到的所有材料類型，相關(guān)的材料參數(shù)，包括屈服極限，抗拉極限，彈性模量，泊松比，密度，硬化指數(shù)。不同部件的不同部位的許用應(yīng)力值確實(shí)定，即為材料的屈服極限或抗拉強(qiáng)度除以其相應(yīng)的平安系數(shù)。、有限元前處理過程描述應(yīng)包括以下內(nèi)容：1模型的導(dǎo)入方式2分析過程中共采用哪些類型的單元，各是在什么部件上應(yīng)用這些單元；各不同種類的單元之間是如何聯(lián)結(jié)的。3各部件之間在聯(lián)結(jié)處是如何處理的。4分析參數(shù)的設(shè)置、分析結(jié)果描述包括兩個(gè)局部1以應(yīng)力云圖形式顯示各部件在不同工況下的應(yīng)力分布情況，各個(gè)應(yīng)力云圖按照應(yīng)力值從大到小的方式進(jìn)行排序，所顯示的應(yīng)力值均為超過許用應(yīng)力值的局部。如果分析中沒有出現(xiàn)超出許用應(yīng)力的情況那么只顯示一個(gè)應(yīng)力最大值的情況。2關(guān)鍵點(diǎn)