銑床滑臺的疲勞壽命估算及其拓撲優(yōu)化.pdf

1、機械結構在運行過程中，會有振動產生，而機械結構的振動會使結構內部逐漸產生疲勞損傷。研究表明，疲勞損傷是結構發(fā)生失效的最主要原因，研究機械結構的疲勞問題，對于維持機械結構的正常運行和提高機械系統(tǒng)的可靠性有著重要意義。研究機械結構的振動疲勞問題，最重要的是能估算出工程機械部件疲勞壽命，以便在結構發(fā)生疲勞破壞之前，就對其進行檢修，這樣便能避免很多由于機械結構疲勞損傷問題造成的損失。
　　論文主要研究電梯面板平面加工專用銑床的滑臺部件在隨

2、機振動載荷下的應力疲勞壽命估算及其拓撲優(yōu)化。首先使用ANSYS Workbench有限元仿真軟件對滑臺進行了有限元靜力學分析和模態(tài)分析，得出滑臺在靜態(tài)載荷下的等效應力分布和位移分布情況，以及滑臺的模態(tài)參數，即滑臺的固有頻率和模態(tài)振型。根據滑臺的靜力學分析以及模態(tài)分析結果，研究了滑臺的靜動態(tài)力學性能，為滑臺的隨機振動分析奠定了基礎，并且為滑臺的拓撲優(yōu)化提供了優(yōu)化依據。
　　然后再以滑臺的模態(tài)分析結果為基礎對滑臺進行隨機振動分析，將功

3、率譜密度載荷施加在滑臺上，得出滑臺的隨機振動分析結果，結合Steinberg的三區(qū)間法最終估算出滑臺在隨機振動載荷下的應力疲勞壽命。對滑臺進行隨機振動響應試驗，測得滑臺的試驗響應結果與隨機振動仿真分析結果基本一致，證明了仿真結果的有效性。
　　最后以滑臺的靜動態(tài)分析結果為基礎，對滑臺進行了拓撲優(yōu)化，并對優(yōu)化后的滑臺算例模型分別進行了有限元靜力分析、模態(tài)分析和隨機振動分析，分析結果表明對滑臺進行拓撲優(yōu)化后，滑臺的總體性能得到了提升，