基于FEM的超高压液压顶升装置力学特性分析

液压顶升装置各部件在超高压下的力学特性是影响其性能的主要因素，也是超高压技术的难题。采用有限元方法研究超高压液压顶升装置各部件的材料、内径、厚度等不同时，其液压系统刚度、模态、固有频率、位移、应力的变化规律。有限元计算结果与压力试验结果较为接近，验证了有限元模型及边界条件的有效性。结果表明：液压弹簧刚度随液压缸内径增大而增加、随振幅增加而下降，其影响随内径增加而减少；系统前3阶固有频率随地面强度增大而增加；Bonded工况极限应力值最小，Frictionless工况极限应力最大，极限应力随地面强度增加而减少；C20地面时，最大位移随摩擦因数增加而增加，最大应力随地面强度增加而增加；C30地面时，最大位移随摩擦因数增大先增后减，其位移、应力临界摩擦值分别为0.43、0.59；结构钢地面时，极限位移显著减少。液压缸同长度不同位置极限位移差值随地面强度而增加；液压缸底端应力值随地面强度增加而增加；液压缸外表面一孔侧位移均小于二孔侧，且极限位移更靠近顶端，并交替出现极值。分析了超高压液压装置的应力-应变过程，为其结构设计、密封设计及使用提供了参考。