【摘 要】
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本课题以CAD和有限元法(FEM)作为结构分析手段,建立了六面顶顶锤的三维实体模型;运用有限元领域的大型通用程序(ANSYS),选择四面体二次等参单元对六面顶顶锤进行了网格划分,
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本课题以CAD和有限元法(FEM)作为结构分析手段,建立了六面顶顶锤的三维实体模型;运用有限元领域的大型通用程序(ANSYS),选择四面体二次等参单元对六面顶顶锤进行了网格划分,建立了金刚石六面顶压机的关键零部件——六面顶顶锤的有限元力学模型。运用有限元力学模型对顶锤的几何参数成功的进行了模拟分析。分析了不同倒角及斜边边长的碳化钨顶锤的应力分布情况,根据有限元模拟结果,兼顾高压腔体超高压的获得以及顶锤高压使用寿命的延长两方面,本文建议XKY—6×2000 MN型六面顶压机顶锤的最佳角度范围应取为41.5°-43. 5°,顶锤的最佳小斜边宽度应取为13.5 mm。分析了六面顶顶锤的设计原理——“侧向支撑原理”的作用机理,指出侧向支撑力的作用是优化内力分布,提高承载力和结构的刚度。提出了充分利用“侧向支撑原理”进行过盈配合的思路,在顶锤尺寸确定后,探询出合理的过盈量值为0.10 mm-0.25 mm。以3%掺钴量的碳化钨硬质合金顶砧作为研究对象,结合H. Doi, Y. Fujiwara和K. Miyake对碳化钨硬质合金单向应力状态下的极限值测量结果,依据第三、四强度理论,通过对碳化钨顶砧进行强度分析,确定碳化钨硬质合金极限切应力值为2.635 GPa,解决了第三强度理论缺少判据的问题,为博士阶段顶砧的优化设计提供了判据。
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