姚忠福 段晶莹 付长景 张会荣＊

（1、山东劳动职业技术学院，山东济南 250000 2、山东农业工程学院，山东济南 250000）

1 立柱设计

车床的立柱采用材料为HT300 材料视为各向同性、介质均匀，弹性模量E=157Gpa、泊松比p=0.27、密度ρ=7.25g/cm3，其尺寸大体为：高3580mm、长1465 mm、宽485 mm，立柱最上面顶板厚度为35 mm，内部腔体被两道上下的通筋分成独立的三个部分，每个部分里面都附加横向的筋，靠近导轨腔体的壁厚为30 mm，另外两个的壁厚为20 mm。重量大约为4.1 吨，连接横梁的导轨布置在立柱前面的中间位置。立柱属于结构铸件，上面开有许多方便铸造、清沙用的圆角、工艺孔、小台阶等如果按照图纸的结构完全建立模型，必然很大程度上增加计算机的工作量，因此在进行三维模型建模时，要进行必要的化简，同时还要保证构件的各种力学性能不受大的影响。大连理工大学的杨永亮在其撰写的论文“基于有限元的车床床身结构优化”一文中通过实验的方法详细分析了圆角、工艺孔在有限元分析中对结果的影响，得出的结论是圆角、工艺孔对分析的结构影响不大，完全可以忽略不计。所以化简的原则为：

（1）忽略立柱结构中的工艺特征像小台阶、铸造圆角、过渡圆角、倒角等；

（2）忽略立柱结构中不必要的各种孔像工艺孔、螺纹孔、定位孔等；

（3）忽略不受力的定位装配结构；

（4）视立柱结构中的某些焊接部分为理想焊接构件（焊接点处的材料性能等同于构件本身）将其视为整体建模。

2 立柱静力分析

有限元静态学分析是有限元方法在结构领域最基本的一个应用，静力学分析的目的就是求解结构在固定不变载荷作用下的应力、位移等。……