万吨航空张力拉伸机结构强度分析及优化

【类型】学位论文

【作者】蔡奎 

【关键词】 万吨张力拉伸机 强度分析 有限元 试验测试 拓扑优化

【摘要】铝合金厚板在轧制、淬火等生产工序中会产生较大的残余应力，过大的残余应力会导致材料加工过程中产生变形，甚至报废。航空级铝合金板材在生产过程中一般采用预拉伸工艺来降低板材的残余应力，大吨位张力拉伸机是完成此道工序的关键设备。因此，拉伸机的拉伸能力制约着铝合金厚板的产品规格和生产能力。 课题来源于国家科技特派计划项目（2009GJF10028），对某万吨航空张力拉伸机结构强度进行分析和优化，并通过现场拉伸测试验证。其主要研究内容如下： ① 对拉伸机关键零部件——固定机头、活动机头结构强度进行分析。建立拉伸机机头力学分析模型，对拉伸过程的受力情况进行分析，并确定预紧螺栓的预紧力。建立拉伸机固定机头、活动机头有限元分析模型，计算得到不同工况下机头各零部件的应力和位移分布，分析拉伸机是否达到设计要求。 ② 拉伸机螺栓预紧力施加、拉伸过程中关键零部件的应力测试。通过在线测试应力的方法，将螺栓的预紧力加载到计算值；对不同工况下拉伸过程中关键零部件的应力值进行测试，并与有限元计算值比较，验证有限元模型的正确性。 ③ 对拉伸机机头结构进行拓扑优化。运用优化软件 OPtistruct 建立机头优化模型，综合 4 种典型工况的优化结果，提出机头新结构。建立优化后机头的有限元计算模型，计算优化后机头的应力和位移，验证优化结果的合理性。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】重庆大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】朱才朝

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