四柱液压机上横梁选用SOLID185单元类型,划分网格,在ANSYS中建立四柱液压机上横梁1/2模型。四柱液压机上横梁结构和所受载荷Y向对称,在结构对称面上施加对称约束;四柱液压机上横梁、立柱、工作台通过立柱和螺母连接,在螺母作用面上施加z向位移约束;在上表面的左前角点施加X、Y方向位移约束,限制刚体位移。施加载荷,液压缸的工艺反力作用于四柱液压机上横梁,以液压机的公称压力2 000kN作为计算载荷,以均布力的形式作用在相关作用面上,由于受到偏心载荷影响,以1.2倍载荷施加;液压缸的重力作用在上表面的环形面上;考虑到横梁较重,将其自重作为载荷施加到机体上;立柱支撑处承受0.5MN方向向下的拉力。
求解分析得到:四柱液压机上横梁最大位移变化值发生在四柱液压机上横梁的液压缸孔,最大位移变化量为0.047 837mm,小于四柱液压机上横梁的许用值。应力变化最大的部位分别在四柱液压机上横梁的液压缸孔、立柱孔下端、立柱上端与横梁上表面过渡圆弧处,最大应力值为34.8 MPa,小于铸铁的许用应力。四柱液压机上横梁符合设计要求,但有较大优化余量。据上述有限元分析结果,设计安全,但造成材料浪费,因此提出改进方案。依据变形及最大应力位置,改善四柱液压机上横梁参数。
修改模型,达到节约材料、减轻重量均衡应力的目的。进行静力分析得到结果显示,改进后最大应力值为43 MPa,比改进前增大,过渡圆弧处应力得到改善;改进后的最大位移变化值为0.061 5 mm,在允许的范围内,达到改进目的。