1 引言
目前,隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算性能的提升以及CAE工具的提升,特別是有限元計(jì)算技術(shù)、拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)、參數(shù)優(yōu)化技術(shù)、形狀優(yōu)化技術(shù)、疲勞壽命分析技術(shù)等商業(yè)軟件的開發(fā)和完善,使得CAE驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)。但是傳統(tǒng)的CAE軟件專業(yè)性強(qiáng),通常需要專門的CAE分析人員進(jìn)行這項(xiàng)工作。solidThinking Inspire的出現(xiàn),改變了產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和結(jié)構(gòu)工程師傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式,使得不是專業(yè)從事CAE分析的普通產(chǎn)品設(shè)計(jì)師也能夠快速創(chuàng)建更輕的結(jié)構(gòu),更好地了解材料的分布規(guī)律,并可輕松導(dǎo)入CAD工具。本文以公司戰(zhàn)略產(chǎn)品一一大夯能液壓履帶式強(qiáng)夯機(jī)車架為對(duì)象,應(yīng)用solidThinking Inspire,嘗試CAE創(chuàng)新設(shè)計(jì)。得到的新結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在全工況下滿足要求,車架重量較經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)輕5.24噸。
2 強(qiáng)夯車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該大夯能強(qiáng)夯機(jī)的整體結(jié)構(gòu)如圖2.1所示,由工作裝置和車架組成,經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的車架為箱型結(jié)構(gòu),重量為12.44噸,如圖2.2所示。以單邊不動(dòng),另一邊轉(zhuǎn)彎為初始優(yōu)化設(shè)計(jì)工況,在solidThinking Inspire中建立優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,如圖2.3所示,單邊轉(zhuǎn)彎工況下,履帶架一端固定,簡(jiǎn)化為車架一側(cè)法蘭施加固定約束,履帶架另一端施加最大驅(qū)動(dòng)力,等效為在車架另一側(cè)法蘭上施加集中力和力矩,載荷工況如圖2.4所示,通過(guò)優(yōu)化得到車架材料分布,如圖2.5所示。
圖2.1 整體結(jié)構(gòu)
圖2.2 車架經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
圖2.3 車架Inspire優(yōu)化設(shè)計(jì)模型
圖2.4 載荷工況
圖2.5 車架優(yōu)化結(jié)果
根據(jù)Inspire得到的車架材料分布規(guī)律,將計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入CAD軟件,同時(shí)考慮駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱等其他部件的布局,進(jìn)行重新設(shè)計(jì),如圖2.6圖示,新結(jié)構(gòu)車架重量較經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)輕5.24噸。
圖2.6 車架新結(jié)構(gòu)
2.2車架強(qiáng)度校核
在吊重和打夯工況下,車架受力較小,而轉(zhuǎn)彎工況下車架受力較惡劣,因此車架在轉(zhuǎn)彎工況下的強(qiáng)度和剛度是關(guān)注重點(diǎn)。在OptiStruct中對(duì)新結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎工況下的強(qiáng)度和剛度校核:一側(cè)履帶架固定,另外一側(cè)履帶架約束豎向位移,動(dòng)力頭處施加最大驅(qū)動(dòng)力。向前轉(zhuǎn)彎工況、向后轉(zhuǎn)彎工況計(jì)算結(jié)果應(yīng)力、位移分布如圖2.7、圖2.8所示。
圖2.7 向前轉(zhuǎn)彎計(jì)算結(jié)果
圖2.8 向后轉(zhuǎn)彎計(jì)算結(jié)果
3 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)solidThinking Inspire和HyperWorks相關(guān)軟件結(jié)合,完成某大夯能強(qiáng)夯機(jī)車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核計(jì)算,快速地創(chuàng)建了輕巧、可靠、美觀的車架新結(jié)構(gòu),極大提高了設(shè)計(jì)效率。
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