液压缸强度校核的有限元分析

0引言
近年来液压技术已广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测及各种电液伺服系统，其应用已到了一个崭新的高度。

液压传动技术已成为工业机械、工程建筑机械及国防尖端产品生产中不可缺少的技术。

液压缸是液压系统中的执行元件，它的作用是将液体的压力能转换为机械能。

只有液压缸的安全工作才能保证整个液压系统的正常工作，借助分析软件，对液压缸筒进行有限元分析。

1编程设计
液压缸如果校核强度不够，需要修改缸筒尺寸，然后再进行校核，如果多次校核计算，比较麻烦。

所以，开发一种计算器，只要输入缸筒的尺寸、压力和材料参数即可生成有限元分析命令流，导入到有限元分析软件即可进行有限元分析，方便快捷。

自动生成命令流计算器编程如下：Private Sub Command1_Click()a =Val(Text1.Text)b =Val(Text3.Text)l =Val(Text2.Text)c =Val(Text4.Text)d =Val(Text5.Text)Dim p(1To 16)As String p(1)="/PREP7"p(2)="MP,EX,1,"&c p(3)="MP,PRXY,1,"&d p(4)="ET,1,PLANE82"
p(5)="PCIRC,"&a /2&","&b /2&","&"0,90"p(6)="LSEL,S,LINE,,1,3"p(7)="LESIZE,ALL,,,60"p(8)="LSEL,S,LINE,,2,4"p(9)="LESIZE,ALL,,,60"p(10)="AMESH,ALL"p(11)="FINISH"p(12)="/SOLU"p(13)="DL,2,,UX,0"p(14)="DL,4,,UY,0"p(15)="SFL,3,PRES,"&l p(16)="SOLVE"Dim Str2As String For I =1To 16
Str2=Str2&p(I)&Chr(10)Next
Str2=Replace(Str2,vbLf,vbCrLf)Open "D:\1.txt"For Output As #1
Print #1,Str2Close #1
Shell "cmd /c d:\1.txt",vbHide End Sub
2有限元分析
在计算器中，输入缸筒外径D=100mm ，内径d=80mm ，液压缸受最大压力P=15MPa ，液压缸材料为45号钢，弹性模量E=1.9×105MPa ，泊松比
液压缸强度校核的有限元分析
伍晓红
（辽宁轨道交通职业学院，辽宁
沈阳
110023）
摘要:液压系统现在应用越来越广泛，所以安全性和可靠性尤其重要。

以液压系统中液压缸为研究对象，在编程软件中编制程序生成命令流计算器，输入缸筒的尺寸、压力和材料属性参数，即可生成命令流，将命令流导入到有限元分析软件中，得到了缸筒的应力和位移云图，确定了缸筒在承受最大油压时的安全系数足够大，在工作过程中安全可靠。

关键词:油缸；编程；计算器；有限元分析
Agricultural Equipment &Technology
Vol.45№.1Feb .2019
第45卷第1期2019年2月
农业装备技术
μ=0.3，输入界面如图1所示。

图1输入界面
单击查看命令流按钮，生成有限元命令流如下：/PREP7MP,EX,1,190000MP,PRXY,1,0.3ET,1,PLANE82PCIRC,50,40,0,90LSEL,S,LINE,,1,3LESIZE,ALL,,,60LSEL,S,LINE,,2,4LESIZE,ALL,,,60AMESH,ALL FINISH /SOLU DL,2,,UX,0DL,4,,UY,0SFL,3,PRES,15SOLVE
将生成的命令流导入到有限元分析软件中，经过计算分析，最大应力出现在内侧圆弧边缘，最大值为76.953MPa ，见图2所示；最大变形也发生在内侧圆弧边缘，为0.015mm ，见图3所示。

缸筒的材质为45号钢管，屈服极限δs 为353MPa 。

安全系数n=δs [δ]=35376.953=4.6，安全系数足够
大，所以强度条件满足，液压缸在工作过程中安全可靠。

3结语
对液压缸进行深入的研究，以缸筒承受最大油
压为研究对象，在编程软件中编写程序，生成了计算器，通过应用表明该计算器操作方便快捷。

在计算器中，输入正确参数，将其自动生成的命令流导入到有限元分析软件中，对缸筒的进行了强度校核，确定了液压缸在工作中是安全可靠的。

参考文献：
[1]孙志平，董建荣.设备控制技术[M].北京：机械工业出版社，
2014.
[2]于红光.Visual Basic 程序设计教程[M].上海:上海交通大学
出版社,2006.
[3]赵海峰，蒋迪.ANSYS8.0工程结构实例分析[M].北京：中国
铁道出版社，2004.
[4]徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2001.
农业装备技术
AET
2019.1
图3缸筒的位移云图
/mm
图2缸筒的应力云图
/MPa。