[发明专利]一种印刷滚筒的优化设计方法

摘要

本发明公开的一种印刷滚筒的优化设计方法，首先建立有限元分析模型和与之对应的结构静力分析数学表达式KX＝F，将滚筒的工作面周向等间距确定多个位置点，保持每个位置点的印刷压力和重力作用方向之间的夹角不变，通过有限元仿真分析确定各结点的径向位移分量，得到滚筒轴向和周向挠曲曲线，并以此为基础，在滚筒通孔内设计加强筋得到优化的印刷滚筒，进而得到该优化结构印刷滚筒的轴向和周向挠曲曲线，将优化结构滚筒的挠曲变形曲线和原有滚筒的挠曲变形曲线进行对比，进一步优化滚筒的加强筋尺寸，得到优化后的滚筒。采用本发明方法设计的印刷滚筒，不仅改善了滚筒轴向挠曲变形，同时减少了滚筒的周向挠曲变形，极大地提高了印品质量。

主权项

1.一种印刷滚筒的优化设计方法，根据有限元仿真分析获得的印刷滚筒轴向和周向挠曲变形曲线，在印刷滚筒的各个通孔内远离滚筒中心轴的一侧沿轴向设计加强筋，各个加强筋径向尺寸根据滚筒周向挠曲变化值确定，并对加强筋形状尺寸进行优化，得到非均匀分布翅型加强筋结构的印刷滚筒，其特征在于，该方法具体按以下步骤进行：步骤1：在待优化的印刷滚筒上建立有限元分析模型，与之对应的结构静力分析数学表达式为：KX＝F式中，K表示结构的刚度矩阵，X为节点位移向量，F为载荷向量；步骤2：将步骤1所述的待优化的印刷滚筒的工作面沿周向等间距确定n个周向位置点；步骤3：根据步骤2确定的n个周向位置点，沿待优化的印刷滚筒的轴向等间距确定m个位置点，m为偶数，提取轴向m个位置点处的印刷滚筒的周向挠度值，得到m条滚筒周向挠曲变形曲线；步骤4：在步骤2确定的n个周向位置点处分别施加印刷压力，相应调整该位置点的重力作用方向，使重力作用方向与印刷压力方向之间的夹角保持不变，将同一周向位置点处印刷压力与重力进行矢量和，该矢量和即为步骤1公式中的载荷向量F；步骤5：以步骤1公式中的节点位移量X为未知量，根据步骤4中得到的载荷向量F，对待优化的印刷滚筒进行有限元仿真分析，得到分析模型中各个节点的位移量X，然后，提取节点位移量X的指向滚筒中心轴方向的径向分量R，得到滚筒的轴向和周向挠曲曲线；步骤6：根据步骤5得到的滚筒轴向和周向挠曲曲线，在印刷滚筒的各个通孔内沿轴向设置与通孔等长的加强筋，加强筋为圆弧形，其径向朝向印刷滚筒的中心轴，加强筋与通孔侧壁连接处采用圆弧光滑过渡连接，各加强筋的径向尺寸与加强筋所在通孔处的挠曲变形量相适应，得到非均匀分布翅形加强筋结构的印刷滚筒；步骤7：对步骤6得到的非均匀分布翅形加强筋结构的印刷滚筒，按照步骤1、步骤2、步骤3、步骤4和步骤5的方法，得到该印刷滚筒的轴向和周向挠曲曲线；步骤8：将步骤7得到的印刷滚筒的轴向和周向挠曲变形曲线与步骤5得到的待优化的印刷滚筒的轴向和周向挠曲变形曲线进行对比，若具有非均匀分布翅形加强筋结构的印刷滚筒的周向挠曲曲线趋于平缓，该结构的印刷滚筒即为优化后的印刷滚筒，若具有非均匀分布翅形加强筋结构的印刷滚筒的周向挠曲曲线未趋于平缓，则对该结构的印刷滚筒按照上述步骤进行再次优化设计，直至优化结构的印刷滚筒的周向挠曲曲线趋于平缓，即得到所需优化结构的印刷滚筒。