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采用六面體網格對液壓閥體的上閥體進行網格劃分，圖所示為上閥體有限元模型。另外，為了模擬油道內壁受到油壓的作用，對油道內壁施加3.2 MPa極限均布載荷，此處對所有油道內壁均加載以對極限狀態(tài)下的閥體強度進行分析。上、下閥體均靠螺栓連接固定，此處對螺栓孔內壁所有節(jié)點均施加約束以模擬閥體的固定。采用自適應載荷步進行計算，整個加載過程定義，定義加載曲線如圖所示，壓強大小由0時的0 MPa線性增加到1 s時刻的3.2 MPa。閥體材料為鋁合金2A11，其彈性模量E=70 GPa，泊松比為0.33，許用應力為136.5 MPa。同理，采用六面體單元對下閥體進行網格劃分，其邊界條件設置與上閥體相同，如圖所示為下閥體有限元模型。
采用靜力分析求解器分別對液壓閥體的上、下閥體進行計算分析，圖所示為上閥體應力計算結果。根據其應力分布云圖可知，上閥體較大應力分布在油道孔分布較密的部位，且主要分布于螺栓孔附近，如圖所示，其最大應力為85.7 MPa。下閥體應力分布如圖所示，其較大應力也分布于靠近油道的螺栓孔周圍，其最大應力為83.9 MPa，小于2A11材料的抗拉強度。由以上分析可知，閥體在極限負載下其強度滿足要求，則在一般工況下閥體強度也滿足要求，為了減輕閥體質量，滿足加工的工藝要求，對其結構進行優(yōu)化。由于下閥體油道分布密集，可供布置工藝孔的部位很小，故基本保持其原樣。上閥體油道分布較少，故可在其上面布置工藝孔，減少閥體材料，同時保持其壁厚相等，如圖所示為上閥體某處工藝孔布置前后對照圖。 為了確保布置工藝孔后的閥體強度依然滿足使用要求，仍需按上節(jié)所述仿真方法對其進行強度分析。輕量化后的上閥體計算結果如圖所示，從應力云圖上可以看出工藝孔與油道之間的薄壁應力較大，最大應力為85.9 MPa，但仍小于抗拉強度，故工藝孔的布置對閥體強度幾乎沒有影響，即工藝設計后的閥體仍然滿足功能要求。
通過對液壓閥體的強度分析，獲得其應力分布及應力集中點，根據應力分布，進行工藝設計，以達到批量加工工藝要求，及閥體的輕量化，然后對優(yōu)化后的液壓閥體再次進行強度分析校核，其強度仍然滿足使用要求。由此可見，有限元分析方法在液壓閥體的開發(fā)工作中具有重要的意義。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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