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采用六面體網(wǎng)格對(duì)液壓閥體的上閥體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，圖所示為上閥體有限元模型。另外，為了模擬油道內(nèi)壁受到油壓的作用，對(duì)油道內(nèi)壁施加3.2 MPa極限均布載荷，此處對(duì)所有油道內(nèi)壁均加載以對(duì)極限狀態(tài)下的閥體強(qiáng)度進(jìn)行分析。上、下閥體均靠螺栓連接固定，此處對(duì)螺栓孔內(nèi)壁所有節(jié)點(diǎn)均施加約束以模擬閥體的固定。采用自適應(yīng)載荷步進(jìn)行計(jì)算，整個(gè)加載過(guò)程定義，定義加載曲線如圖所示，壓強(qiáng)大小由0時(shí)的0 MPa線性增加到1 s時(shí)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(yīng)力為136.5 MPa。同理，采用六面體單元對(duì)下閥體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其邊界條件設(shè)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(duì)液壓閥體的上、下閥體進(jìn)行計(jì)算分析，圖所示為上閥體應(yīng)力計(jì)算結(jié)果。根據(jù)其應(yīng)力分布云圖可知，上閥體較大應(yīng)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(yīng)力為85.7 MPa。下閥體應(yīng)力分布如圖所示，其較大應(yīng)力也分布于靠近油道的螺栓孔周圍，其最大應(yīng)力為83.9 MPa，小于2A11材料的抗拉強(qiáng)度。由以上分析可知，閥體在極限負(fù)載下其強(qiáng)度滿足要求，則在一般工況下閥體強(qiáng)度也滿足要求，為了減輕閥體質(zhì)量，滿足加工的工藝要求，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)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(shí)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(duì)照?qǐng)D。 為了確保布置工藝孔后的閥體強(qiáng)度依然滿足使用要求，仍需按上節(jié)所述仿真方法對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度分析。輕量化后的上閥體計(jì)算結(jié)果如圖所示，從應(yīng)力云圖上可以看出工藝孔與油道之間的薄壁應(yīng)力較大，最大應(yīng)力為85.9 MPa，但仍小于抗拉強(qiáng)度，故工藝孔的布置對(duì)閥體強(qiáng)度幾乎沒有影響，即工藝設(shè)計(jì)后的閥體仍然滿足功能要求。
通過(guò)對(duì)液壓閥體的強(qiáng)度分析，獲得其應(yīng)力分布及應(yīng)力集中點(diǎn)，根據(jù)應(yīng)力分布，進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，以達(dá)到批量加工工藝要求，及閥體的輕量化，然后對(duì)優(yōu)化后的液壓閥體再次進(jìn)行強(qiáng)度分析校核，其強(qiáng)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。
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