赵永刚， 凡晓波， 宋学官

（大连理工大学 机械工程学院， 辽宁 大连116024）

0 引言

压力机是制造行业必不可少的重要装备之一， 在航空、航天、汽车、轮船等领域广泛应用，其中大型压力机更是一个体现国家科技水平和综合国力的重要标志。 上横梁作为大型压力机设备的主要承力构件之一， 设计者在进行设计时，往往按照较为保守的经验进行设计，造成其质量过重，刚度冗余过多的问题。所以对上横梁进行轻量化设计具有重要意义。

1 有限元分析

某大型压力机的上横梁结构如图1 所示， 从图中可以看出，该横梁结构由四个分横梁组合而成，各分横梁所受竖直向上推力的合力相同。 由于各分横梁结构相似，本文选取其中一个分横梁作为研究对象进行轻量化设计，其他分横梁设计方法相同。

图1 上横梁结构及油缸分布图

1.1 建立三维模型

分横梁三维模型如图2 所示， 主要由上盖板、 侧壁板、肋板和下底板组成。 考虑该设计是在原设计基础上进行优化， 故提取了4 个可优化设计变量x1-x4， 如图3 所示， 其中x1为肋板厚度，x2为壁板厚度，x3为上盖板中线与下底板中线间距，x4为上盖板厚度。 4 个设计变量的初始值及取值范围如表1 所示。

图2 横梁结构三维模型

图3 横梁结构设计变量示意图

表1 变量初始值及范围

1.2 材料参数

该分横梁材料为Q235-B，其相关参数如表2 所示。

表2 Q235- B 材料属性

1.3 仿真分析

根据该分横梁的结构特点，采用四面体网格类型，对整体及四分之一模型进行网格划分。……