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《武汉工程大学学报》[ISSN:1674-2869/CN:42-1779/TQ]

Title:: Finite Element Analysis and Structural Optimization Design of
Upper Beam of Hydraulic Press for Green Brick Tea

作者:: 滕靖¹; 2; 高士伟^*1; 1.湖北省农业科学院果树茶叶研究所，湖北武汉 430064；
2.武汉理工大学湖北省数字制造重点实验室，湖北武汉 430070

Author(s):: TENG Jing¹; 2 ; GAO Shiwei^*1; 1. Fruit and Tea Research Institute of Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064 ，China；
2. Hubei Key Laboratory of Digital Manufacturing（Wuhan University of Technology）， Wuhan 430070， China

Keywords:: hydraulic press; upper beam; finite element method; optimization design

摘要:: 为进一步降低某款现役青砖茶专用液压机的制造费用，利用有限元法对该液压机上横梁进行受力和形变分析，评估了安装孔特征对分析结果的影响程度。采用命令流形式建立了上横梁结构的数学模型，依据建模时布尔运算增加或减少体积对模型中13个尺寸参数进行分组，按照不分组和分组两种形式以子迭代方式进行尺寸优化。结果显示，优化后横梁应力处在25~100 MPa范围的区域相比优化前有所增大，而最大应力发生位置没有改变，均处于立柱筒与横梁对角筋板交接的下表面。优化后横梁形变的过渡区域更大，而最大形变发生位置没有改变，均处于油缸与上横梁安装基准面。液压机横梁应力应变的分布更加趋于合理，且分组优化过程收敛更快，目标值更优。相较于原有的设计尺寸，上横梁质量由1 294 kg下降至975.8 kg，可节约24.6%材料，有效降低了设备的制造成本。

Abstract:: To reduce the manufacturing cost of a dedicated hydraulic press for green brick tea， we introduced the stress and deformation analysis on the upper beam， and evaluated the impact of mounting holes characteristics on the analysis results. A mathematical model of the upper beam was built in the form of command stream， then 13 dimensional parameters in the form of non-grouping and grouping were imported into ANSYS and optimized by sub iteration. The results show that the area with stress in the range of 25-100 MPa increases after optimization， while the maximum stress position during optimization is consistent， which is located on the lower surface of the intersection between the column tube and the ribbed plate. The transition area of the crossbeam deformation is larger after optimization， while the maximum deformation position during optimization is consistent， which is located on the installation surface of the oil cylinder and crossbeam. It is demonstrated that the stress and strain distribution of the upper beam of hydraulic press is more reasonable with faster convergence process by parameters grouped iteration. Compared to the original parameters， the mass of the upper beam decreases from 1 294 kg to 975.8 kg， which can save 24.6% material and reduce the manufacturing cost of the equipment effectively.

［1］王暾，李晶，曹建锋，等.快锻压机上横梁拓扑优化设计［J］.锻压装备与制造技术，2022，57（2）：35-38.

［2］黄慧，魏凤凯，于光耀.闭式双点压力机横梁有限元分析及优化［J］.锻压装备与制造技术，2013，48（2）：33-35.

［3］卢海林，严若愚，蔡恒，等.荷载列作用下曲线箱梁剪力滞空间有限元分析［J］.武汉工程大学学报，2018，40（1）：79-82.

［4］李大星，魏化中，陶芳泽，等.基于有限元的长管拖车气瓶瓶肩结构分析［J］.武汉工程大学学报，2016，38（6）：605-610.

［5］龚曙光，谢桂兰，黄云清.ANSYS参数化编程与命令手册［M］.北京：机械工业出版社，2016.

［6］滕靖，龚自明，郑鹏程，等. 一种全自动砖茶制作设备：201810296581.6［P］.2021-12-07.

［7］骆念武，申远，竺长安，等.基于有限元分析的液压机上横梁结构改进设计［J］.锻压技术，2009，34（1）：119-121.

［8］刘强，付文智，李明哲，等.三梁四柱式多点成形压力机机架结构有限元分析和优化设计［J］.塑性工程学报，2003，10（5）：49-52.

［9］方明刚，赵韩，曹文钢，等.基于ANSYS的液压机工作台的轻量化设计及改进［J］.机床与液压，2010，38（6）：9-12，15.

［10］刘志卫，张震远.两面顶压机下横梁结构有限元分析和结构优化［J］.煤矿机械，2019，40（1）：59-61.

［11］申磊，董平，吴凤林.基于Pro/E和Ansysworkbench四柱液压机上横梁的结构优化设计［J］.机械管理开发，2009，24（2）：10-12.

［12］张广川.基于Ansys的YQK-1250液压机滑块部分结构分析与优化［J］.机械设计与制造，2012（3）：142-144.

［13］赵万军，张大可.ANSYS中基于参数化的液压机结构优化设计［J］.机械设计与制造，2007（12）：6-8.

［14］秦东晨，祁建中，张明成，等.液压机横梁结构的优化设计［J］.锻压技术，2004（2）：49-52.

备注/Memo:: 收稿日期：2023-02-02
基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-19）；国家重点研发计划（2021YFD1601103）
作者简介：滕靖，博士研究生。E-mail：[email protected]
*通讯作者：高士伟，硕士，研究员。E-mail：[email protected]
引文格式：滕靖，高士伟. 青砖茶专用液压机上横梁有限元分析及优化［J］. 武汉工程大学学报，2023，45（5）：556-560.

更新日期/Last Update: 2023-10-25