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某公司自主设计了一款开式液压预弯机,为了在生产前检测预弯机的应力和变形是否符合其材料要求,运用三维软件SolidWorks和有限元分析软件ANSYS-Workbench对预弯机模型进行修改和分析,以达到生产和设计要求。首先在SolidWorks中检查预弯机模型设计的合理性,将存在的微小间隙等特征合并,即将预弯机模型进行简化,以便建立与有限元分析软件ANSYS-Workbench的无缝连接。在Workbench中运用静力学分析模块对预弯机初始简化模型进行分析,采用四面体网格对预弯机有限元模型进行网格划分,将分析云图结果与设计要求和材料要求进行对比。根据静力学分析结果得知预弯机最大应力的集中部位以及对其影响较大的结构,将对其变形和应力影响较大的上横梁焊件侧板厚度、上横梁焊件八角形筋板厚度、上横梁焊件筋板1厚度和基座焊件侧板厚度设置为参数,在SolidWorks中进行参数化建模。将预弯机参数化模型导入到Workbench中运用响应面优化模块对其进行优化分析,采用中心复合设计得到49组试验数据,根据最终的优化分析结构参数数据对预弯机进行重新建模,之后对优化后的模型进行静力学分析。根据预弯机的静力学分析结果和响应面优化分析结果得知Workbench只能优化15个参数,通过观测分析结果将对预弯机变形和应力影响较大的机身中部200mm拉杆直径、上横梁焊件八角形筋板厚度、机身侧板厚度、上横梁焊件筋板1厚度和机身尾部140mm拉杆直径设置为参数,设置正交试验,采用L16(4~5)型正交表并建立组合因素表,在SolidWorks中按照组合因素表进行建模,依次对其进行静力学分析,得到16组分析数据。将预弯机正交试验后的重量、最大应力和最大整体变形的数据导入到SPSS18.0中进行线性回归分析,得到关于三者的线性回归系数,以此建立关于三者的线性回归方程,设计预弯机结构参数的尺寸约束函数,从而建立预弯机的轻量化目标函数。将建立的目标函数导入到MATLAB优化工具箱Optimization中,采用线性回归函数linprog对其进行计算,得到预弯机结构因素变量的优化值,将其圆整后进行建模,最后对轻量化模型进行静力学分析,得到最终的轻量化分析结果。通过预弯机的静力学分析、响应面优化设计和基于正交试验的轻量化设计,预弯机的最大整体变形量增加了0.0705mm,仍然满足设计要求,最大应力减小了12.85Mpa,其重量减轻了22040kg,轻量化比例为8.92%。