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1、（发展战略）制造业CAE发展的状态及构想主要内容提要壹、目前分析工作所存于的四个主要问题：1、 事后分析，即很多分析工作均是市场反馈出了问题才进行分析2、 应力测试试验的欠缺3、 分析工作未流程化，分析方案未标准化。4、 分析工作当下只有静强度分析，欠缺动态分析、疲劳分析以及非线性分析。二、工作计划1、 从整体到零部件级的分析，先拿956!来进行。2、 完成对挖掘机结构件的分析。3、 对装载机的动态分析。4、 对装载机的疲劳分析和研究。5、 完成对压路机YZ18J的模态分析6、 完成对俩头忙的分析。7、 应力测试工作的全面开展。8、 非线性分析的加强三、技术管理1、 为了能使设计和分析更加密切
2、的结合起来，使分析真正能够参和到设计中去，对于必分析结构，设计者无论是设计新产品仍是对某结构做了改动，小批试制于下发图纸以前必须经由分析主管签字确认，否则不予下发。对于重要的或是分析不能十分确定的构件要进行应力测试试验。2、 分析工作未流程化3、 分析方案的标准化。四、分析人员配置1、 近期人员配置强度分析人员2名多刚体动力学分析人员1名2、 远期人员配置强度分析人员2名多刚体动力学分析2名疲劳分析高手1名非线性分析高手1名五、软件配置当下所用的有限元分析软件主要是MSCXX公司的Patran、Nastran，UGXX公司的Femap、NXNastran。也有做刚体动力学分析的，所用软件为MS
3、CXX公司的ADAMS。这些软件能购买是最好，购买的主要目的是能够获得他们的技术服务。有限元分析的发展现状及构想强度、刚度、稳定性是机械产品性能的重要衡量指标，理论计算只能满足对简单构件的计算，对于大部分结构运用材料力学理论计算有困难。近年来发展的有限单元法已于机械行业得到了广泛的应用，尤其是于汽车、航天行业已发挥了其强大优势。于我们山东临工利用有限单元法对机械产品进行静强度分析已取得了壹些成绩，同时仍存于很大的不足，现对分析工作的发展现状做壹下汇报，同时对有限元分析的近期工作及远期工作做了构想。壹、发展现状1、所做的分析工作1.1、线性静强度分析下表所列的是所做的壹些主要的工作：分析项目分析
4、情况描述试验及实际反馈情况953和ZL50F的结构件强度分析对比对俩者同时进行了整车强度分析。由于ZL50F于实际中坏的很少，因而分析目标是使953结构件的应力值均小于ZL50F结构件相应部位的应力值。分析表明于工作装置上俩者应力相差不是很大，前车架由于作了较大改动，其于强度上存于尖点，最终设计人员根据分析的结构对前车架结构形状作了改动。1、 对953进行了应力测试试验（由北京试验厂完成），工作装置及后车架的应力实测值和计算值相差于10%以内，前车架上除个别点外，其它实测点应力也基本和计算值相吻合。2、 对953进行了台架试验，台架试验工况要远恶劣于实际工况。试验中各点的破坏顺序均是按有限元中
5、指出的顺序破坏的，即应力值从大到小依次排序。933结构件的静强度分析对933的结构件进行了分析，包括工作装置，前车架，后车架1、 做了台架试验，试验中各危险点的破坏情况和有限分析的结果相吻合。2、 吉林大学樊博士来做动应力试验时也给933的动臂上应力集中点处做了应力测试试验，测试值和分析值误差不超过5%。952工作装置的静强度分析主要是针对952的动臂强度进行了分析，分析表明确实于某些点处存于强度不足的现象，对该结构进行了改进，从而大大降低了破坏点处的应力值。后来经过不断的思考及借鉴他人成果我们又找到了壹种更加合理的结构提供给设计人员做参考。1、 进行了台架试验，台架试验的工况相当于实际中的联
6、合工况，该工况对动臂来说是最危险的，但比起实际来没有冲击存于。试验中动臂没有被破坏。2、 进行了应力测试，动臂上各点实测值和计算值误差不到5%。655挖掘机的工作装置静强度分析对其工作装置进行了分析且提出了改进意见915H结构件的静强度分析对最终的工作装置及其前后车架进行了分析且提出了改进见意。1.2、少量的非线性分析，主是做了970防滚翻驾驶室，该分析历时俩个月，使该驾驶室成功满足了国家规定的强度、刚度和吸能标准。2、应力测试情况2.1、北京试验厂所做的953结构件的静态应力测试2.2、吉林大学樊老师应课题要求来做过俩头忙的铲装部分动态应力测试，同时为我们做了933动臂上壹应力集中点的静态应
7、力测试。2.3、山东大学姜博士应课题要求对953结构件做了静态应力测试2.4、近期测试组已购买电阻应变仪，应力测试的工作马上能够开展。3、存于问题3.1、关于许用应力的确定问题。装载机的工作安全系数壹般取1.5，理论上来说许用应力应该是材料的屈服极限除以该安全系数，事实上这样且不科学，壹是因为针对不同的受力点应当有不同的安全系数，比如尖点安全系数要高于母材的安全系数。二是结构有壹定的疲劳寿命，不同部位按照相同的寿命要求将有不同的许用应力值。具体许用应力多大合适当下仍不能明确确定，这需要长期的经验积累。3.2、当下所做很多分析工作均是市场反馈出问题了才进行分析，这样很不妥当，分析的目的于于超前把
8、问题解决，以降低事故出现的可能性，从而为企业避免不必要的损失。既然能进行分析就不能对设计的产品怀着侥幸心理，而应该以分析结果为标准进行相应的设计。建议分析工作作为壹个设计必经过程来处理，于下发图纸之前应附带产品的有限元分析说明书。3.3、应力测试试验做的仍远远不够，做好分析工作试验不能缺少，以后应该于试验方面进行加强，尤其是应该有我们自己的测试小组。3.4、分析工作未流程化，于设计者见来分析工作可有可无，从而大大减少了分析的工作量；3.5、分析方案未标准化。3.5、分析工作的单壹化。当下所做的分析主要是静强度分析，这对提高临工的产品质量仍是远远不够的，应该增加分析的种类，开展动态应力分析，疲劳
9、分析，非线性分析。二、对分析工作的构想1、工作计划1.1、近期工作计划1.1.1、从整体到零部件级的分析，先拿956来进行。将956各个系统进行解剖，壹层壹层的展开，分出壹级部件，二级部件，哪些是必分析件，需要进行哪些分析。形成壹套完整的分析，且制定出必分析件明细。需要2个月的时间。装载机需要分析的几大部分如下：变矩器总成变速箱总成变速操纵总成前桥总成传动轴总成后桥总成连杆机构铲斗总成转向器总成前车架后车架驾驶室1.1.2、完善对临工产品的分析。包括以下几个方面：（1）对挖掘机结构件的分析。包括655及670俩种类型。时间3个月对655挖掘机的工作装置部分曾经分析过,但分析过程中对各种工况考虑
10、不是很全面，需要进行完善。另外仍需要对其它几个部分进行分析。下面列出了需要分析的几大部分：发动机支承行走系统行走操动工作装置上架总成回转机构总成下架总成推土铲总成有限元分析完成后应做相应的应力测试试验。然后修改有限元模型，使有限元模型能和实际模型相吻合。依据修改后的有限元模型的结果得出现有挖掘机分析的最终结果，出具分析方案。和设计人员进行讨论，对某些设计不合理的构件加以修改，使结构满足强度、刚度、稳定性要求。（2）对俩头忙的分析。分析的方法如同之上所述的装载机和挖掘机。（3）压路机的模态分析。首先对YZ18J进行分析，由于对这样大型的结构进行模态分析仍是第壹次，所以需要的时间要长壹些，大概需要
11、三个月（期间有别的分析任务能够做）。做完分析后应进行相应的试验以验证分析的正确性，以便将来能够更好的指导实际。该分析结果能够帮助设计人员降低驾驶室的振动，提高结构件的振动强度。1.1.3、应力测试工作的全面开展。当下测试小组已经购买电阻应变仪，再购买壹些小的附件就能够开展应力测试工作。拟对XX公司的主打产品结合有限元分析的结果进行测试，壹方面能够提高有限元分析的水平，另壹方面会为设计人员提供有用的数据。1.2、远期工作计划1.2.1、对装载机的动态分析。动态分析包括俩方面的内容，分述如下：（1）装载机于壹个工作周期中的应力变化情况。于壹个循环过程中会有壹些冲击是静态分析所考虑不到的，动态分析能
12、够解决这个问题，这也是当下分析发展的壹个方向。做该项分析时应先从有限元前处理中做好模型把各阶模态计算出来，再将结果调入到动力学分析软件（例如ADAMS）中进行整个工作过程的模拟，这样整个过程中各个关节的受力情况及冲击情况就能够模拟出来，然后将结果调入到有限元中再次进行分析计算就能够得出整个工作过程的应力分布情况了。（2）装载机的动力响应情况。即装载机于受到某种激励的情况下的位移、速度及加速度响应。做装载机的动力响应时应先进行模态分析，而后进行瞬态响应分析，随机振动分析。这些数据对装载机的性能改善很有意义。1.2.2、装载机的疲劳分析。通过疲劳分析可预知装载机的的寿命，利用分析数据对结构进行改进
13、从而提高其寿命，实现等寿命设计，提高产品的可靠性。疲劳寿命分析对我XX公司当下情况来见很有必要，为了真正能使分析结果来指导实际，该项工作需要经过以下三个过程：（1）软件的配置。当下有限元分析所用的软件为Patran及Nastran，MSC中所用的疲劳分析模块为Fatigue，需要安装接口，这个问题当下正待解决，要想做疲劳分析需要首先解决这个问题。其它有限元软件中有的直接带有这壹模块，也能够解决这个问题。（2）有限元分析阶段。即把已经计算出的应力结果调入到疲劳分析软件中进行计算求出各结构件的疲劳寿命。（3）试验验证阶段。至少应对其中的壹个构件进行疲劳试验，见他的试验寿命，试验方法按照国家标准进行
14、。将该构件的试验寿命和有限元分析得出的寿命相比较，然后根据试验结果对有限元模型进行修正，使得分析结果能够和试验结果相壹致。（4）将其它的构件计算出的寿命和试验构件的寿命相比较，修改这些结构使他们的寿命相接近，从而实现等寿命设计。1.2.3、非线性分析的加强。前壹段时间做过壹个材料非线性的项目，即970防滚翻驾驶室的分析。做了壹年多的分析工作，深深感到非线性分析的必要性，做非线性分析能够解决以下几个问题：（1）解决材料非线性问题。于我们的分析结果中有很多地方已超出材料的屈服极限，超过材料极限后就应该用非线性分析而不能继续用线性进行分析。分析表明大部分结构于超过屈服阶段后均能满足壹定的寿命要求，也
15、就是说且不是说材料的许用应力必须降于屈服极限以下，因而进行材料非线性分析很有必要。（2）解决接触问题。于现有的分析中，于铰接处只是近似模拟，于铰接中板附近的应力值及销轴的应力值和实际偏差较大，主要是因为边界条件模拟的不够准确，要想做这个工作需要用到接触非线性的方法。（3）对零件的加工制造工艺，焊接工艺提出方向上的指导。这壹块是非线性的特长。通过模拟能够见出某种加工方法是否合理，焊接过程中会产生什么样的残余应力，从而做出方向上的指导。2、技术管理2.1、将设计和分析密切结合起来为了能使设计和分析更加密切的结合起来，使分析真正能够参和到设计中去，对于必分析结构，设计者无论是设计新产品仍是对某结构做了改动，小批试制于下发图纸以前必须经由分析主管签字确认，否则不予下发。对于重要的或是分析不能十分确定的构件要进行应力测试试验。如果经过分析后的构件于市场中仍然出现了批量破坏的现象,分析人员将负责对该构件重新进行分析,见是否是分析上的失误，必要时进行相应的应力测试试验。2.2、制定必分析件标准对于XX公司的装载机、挖掘机、压路机、俩头忙制定必分析件明细。使设计人员于设计时明确哪些是必须进行分析的，以便下发图纸前签字确认。2.3、分析过
