郭 峰

(兰州理工大学，甘肃 兰州 730300)

0 引 言

液压油缸广泛应用于工农业、冶金、机械等各行业，随着市场对机械产品要求的多样性，除以往常用的通用零部件以外，对各类定制化产品的需求日益增长，液压油缸也不例外。鉴于市场对液压油缸产品性能需求的多样性和定制化的需求，生产企业要做到在较短的研发周期内设计并制造出客户需要的合格产品。传统液压油缸在设计过程中，要对缸筒和活塞杆的强度、刚度通过大量的计算进行校核，设计周期长、计算强度大，较适合批量化生产的产品，而对定制化、小批量的液压油缸设计，传统方法显得耗时耗力。因此，采用基于流固耦合(FSI)方法[1]，在液压油缸设计过程中对缸筒、活塞杆强度校核提供方便；通过流场计算，获得缸筒内部液压油的压力分布，能够使设计人员直观了解内部液压油流动状态，为油缸密封设计提供有力支撑。笔者通过某型长行程液压油缸作为研究对象，全面考虑缸筒内部液压油、外部工作阻力对液压油缸的作用，校核液压油缸整体强度、刚度。该方法对优化液压油缸设计、简化设计流程、缩短研发周期有着重大的意义。

1 计算模型及仿真方法

1.1 计算模型

以某型长行程液压油缸作为研究对象，在其额定工作状态下，即腔内压力满足设计要求，运行阻力符合设计工况。液压油缸的结构尺寸及工作参数见表1所列。

表1 液压油缸机构尺寸及工作参数

根据二维图纸，使用三维建模软件，对液压油缸各部分进行建模并装配，在其额定工作位置，即活塞杆伸出至最长时作为计算状态。……