轴向柱塞泵缸体有限元分析开题报告 - 图文

中 北 大 学

毕业论文开题报告

学 生 姓 名： 学 院、系： 专 业： 设 计 题 目：

指导教师:

2013 年 3 月 25 日

曾一峰

学 号： 0902034144

机械工程与自动化学院 工程装备与控制工程 轴向柱塞泵缸体的有限元分析

魏秀业副教授

开题报告填写要求

1．开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；

2．开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；

4．学生的“学号”要写全号（如0201140102），不能只写最后2位或1位数字；

5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；

6. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。

毕 业 论 文 开 题 报 告

1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文 献 综 述 一、课题研究的意义 柱塞泵也是液压传动中使用最广的液压动力元件之一，从海洋中数万吨的大型船舶 到工地上随处可见的行走车辆，从庞大的盾构机到小型挖掘机，从一般工业用的固定式 机械到农业的收割机，从民用机械到军用武器，都可以见到柱塞泵的身影[1]。 柱塞泵是依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容积发生变化来实现吸油和压油。与齿轮泵和叶片泵相比它有以下特点：⑴工作压力高；⑵易于变量；⑶流量范围大。 以上的特点可以看出，柱塞泵具有额定压力高，结构紧凑，效率高及流量调节方便等优点。所以柱塞泵常用于高压、大流量和流量需要调节的场合，如液压机、工程机械、龙门刨床、拉床、船舶等设备的液压系统[2]。 缸体作为柱塞泵的主要部件之一，其设计得当与否，将直接关系到该泵整体工作性能的发挥。对缸体进行优化设计和三维自动建模，对提高设计质量和缩短设计周期是很有现实意义的[3]。 柱塞泵缸体是一个形状特殊、 受力复杂的零件，既要求高强度，又要求高耐磨性。随着轴向泵压力和转速的提高，提高缸体的强度、防止出现疲劳损坏，是轴向柱塞泵设计中的重要内容[4]。 对于传统设计方法，首先是凭经验建立初始设计方案，然后用结构力学的方法对结构的强度、刚度和稳定性进行分析与计算，检验初始方案是否达到设计要求，对不符合要求的地方进行修改，直到完成设计方案为止。传统设计法存在以下缺点：（１）只是被动地在初始方案基础上完善，为初始方案提供证据，容易形成设计工作中的照抄照搬现象；（２）只是合格设计，不能对众多可行方案进行比较，所以无法进行最佳方案的选择；（３）在无成熟经验和先例可循时，传统设计不能很好地解决问题[5]。 有限元分析法能克服传统设计方法的缺点，通过运用有限元分析软件建立了液压缸的有限元分析模型，求解得到了应力应变分布云图，并根据有限元分析结果，对该零件进行了结构优化设计和改进[5]。 二、课题研究的现状与背景

1.1有限元法研究现状与背景 有限元法(Finite Element Method,FEM),是计算力学中的一种重要的方法,它是20世纪50年代末60年代初兴起的应用数学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。对于过去用解析方法无法求解的问题和边界条件及结构形状都不规则的复杂问题,有限元法则是一种有效的分析方法。 有限元法的基本思想是先将研究对象的连续求解区域离散为一组有限个且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。由于单元能按不同的联结方式进行组合,且单元本身又可以有不同形状,因此可以模拟成不同几何形状的求解小区域;然后对单元(小区域)进行力学分析,最后再整体分析。这种化整为零,集零为整的方法就是有限元的基本思路[6]。 有限元法是R.Courant于1943年首先提出的[7]。自从提出有限元概念以来,有限元理论及其应用得到了迅速发展。过去不能解决或能解决但求解精度不高的问题,都得到了新的解决方案。传统的FEM假设:分析域是无限的;材料是同质的,甚至在大部分的分析中认为材料是各向同性的;对边界条件简化处理。但实际问题往往是分析域有限、材料各向异性或边界条件难以确定等[8] 。为解决这类问题,美国学者提出用GFEM (Gener-alized Finite Element Method)解决分析域内含有大量孔洞特征的问题[9];比利时学者提出用HSM(the Hybrid metis Singular element of Membraneplate)解决实际开裂问 题[10]。在FEM应用领域不断扩展、求解精度不断提高的同时,FEM也从分析比较向优化设计方向发展[11]。印度Mahanty博士用ANSYS对拖拉机前桥进行优化设计,结果不但降低了约40%的前桥自重,还避免了在制造过程中的大量焊接工艺,降低了生产成本。FEM在国内的应用也十分广泛。FEM在国内的应用也十分广泛。自从我国成功开发了国内第一个通用有限元程序系统JIGFEX后,有限元法渗透到工程分析的各个领域中,从大型的三峡工程到微米级器件都采用FEM进行分析，在我国经济发展中拥有广阔的发展前景[12-13]。 FEM发展至今,已由二维问题扩展到三维问题、板壳问题,由静力学问题扩展到动力学问题、稳定性问题,由结构力学扩展到流体力学、电磁学、传热学等学科,由线性问题扩展到非线性问题,由弹性材料扩展到弹塑性、塑性、粘弹性、粘塑性和复合材料,从航空技术领域扩展到航天、土木建筑、机械制造、水利工程、造船、电子技术及原子能等,由单一物理场的求解扩展到多物理场的耦合,其应用的深度和广度都得到了极大的拓展[14]。