玻纤增强PA66塑料卡扣拔脱过程仿真与结构优化

基于ABAQUS/Standard隐式求解器计算了某发动机管路支架的玻纤增强PA66塑料卡扣的临界拔脱过程和极限拔脱过程。计算模型输入玻纤增强PA66材料的应力-应变曲线数据,采用弹塑性非线性模型进行求解,收敛情况良好。分析该塑料卡扣临界拔脱过程和极限拔脱过程中的Von Mises等效应力、拔脱方向的位移及拔脱力等结果。仿真计算结果表明:该塑料卡扣初始设计方案临界拔脱状态下的最大Von Mises等效应力大于1/3材料断裂强度,无法满足强度设计指标要求;临界拔脱状态下的拔脱力也不满足设计指标要求。结合仿真分析结果对初始方案进行结构优化,最终满足强度和拔脱力的设计指标要求。依据极限拔脱状态下的位移结果,在配合件上设计了挡边,用于防止拔脱过程中的卡扣断裂。     

某小型风力发电机玻璃钢塔筒设计计算

根据某小型风力发电机使用要求,从力学角度对其两段式等直径玻璃钢管道塔筒进行设计计算、分析。强度计算时,塔筒安全系数n分别取2、2.5、3、3.5四种情况,并考虑缠绕工艺特点及对其制作材质相关性能的离散影响等因素,计算表明安全系数n宜≥3;刚度校核时,n=3.5其强度虽满足使用要求,但其刚度不能满足塔筒顶部位移(挠度)≤200mm的要求,若需满足或接近位移要求,在内径不变情况下,塔筒厚度需增加2/3以上,其质量将增加71%以上。最后,计算表明塔顶使用位移要求较高;该塔筒可用缠绕、拉挤工艺成型,如缠绕时宜多用小角度成型;并建议塔筒宜采用变直径设计方案。     

汽车动力总成悬置结构设计方法的研究

通过拓扑优化、参数优化、形状优化及限位设计进行汽车动力总成悬置(简称悬置)结构设计。设计过程如下:首先进行拓扑优化,以悬置概念结构作为原始设计方案;然后对悬置结构关键尺寸进行参数优化,使悬置的三向线性刚度偏差均小于3%,满足技术要求;之后对应力集中区域进行形状优化,使y和z向最大主应力有明显的降低;最后结合悬置非线性曲线设计准则进行限位设计,得到最终悬置结构。本研究方法适用于悬置类产品及汽车其他部件的设计。     

纤维增强复合材料汽车保险杠防撞梁的轻量化研究

探讨了用于车身结构的两种常用纤维增强型复合材料——长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料(LGFT)和连续碳纤维增强环氧树脂基复合材料(CFRP)在汽车保险杠防撞梁上的轻量化应用。开展了LGFT和CFRP材料的制备及相关力学性能测试,基于实验与反求分析获取有限元仿真分析相关参数。以某车型铝制保险杠防撞梁为原型,采用LGFT及CFRP复合材料进行等刚度设计,综合分析了复合材料保险杠防撞梁相对于铝制防撞梁的耐撞性和轻量化性能。结果表明,在满足耐撞性能要求下,LGFT与CFRP防撞梁轻量化效果明显,相对于原铝制保险杠防撞梁质量分别减轻了11.2%和46.1%。因此,在等刚度设计条件下,纤维增强型复合材料能更好地实现汽车保险杠防撞梁的轻量化要求。     

飞艇吊舱的综合优化设计

通过对飞艇吊舱外挂结构特性的分析,以吊舱重量轻和制造成本低为设计目标,在对材料选取、结构布局和结构细节设计等方面进行综合优化设计。并通过有限元分析和静力试验对优化后的舱体结构进行静强度、刚度验证。计算及试验结果表明飞艇吊舱满足强度、刚度设计要求,结构重量比予定重量节省10%,从而可以增加有效任务载荷或减少浮囊体积。     

基于模态分析的汽车塑料保险杠拓扑优化

为了实现汽车塑料保险杠的轻量化设计,结合保险杠的动态特性,采用拓扑优化的方法进行塑料保险杠的结构设计。以某国产SUV汽车的塑料保险杠为例,应用Altair的Optistruct模块,对塑料保险杠进行有限元建模和模态分析,得到了保险杠的有限元分析模型,然后对其进行模态分析,通过计算得到了其固有频率。在保证保险杠模态性能不降低的前提下,以保险杠的体积最小化为目标,应用拓扑优化理论优化了保险杠主要厚度区域的局部区域厚度,得到了材料的理想分布,根据拓扑优化厚度结果云图,结合制造与加工生产的实际情况,确定保险杠的轻量化设计方案。最终保险杠的重量减轻了11%,其主要模态频率变化在1 Hz以内。     

大桥悬臂施工挂篮设计与验算研究

桥梁悬臂因独有的施工特点，在跨越河流的桥梁施工中具有明显的应用优势。以某特大桥为例，介绍了悬臂施工挂篮设计方案，对设计挂篮强度、刚度及稳定性进行验算。验算结果表明：挂篮主构架和前上横梁构件的刚度、强度、整体稳定和局部稳定都满足规范要求；挂篮的精轧螺纹钢吊杆以及后锚吊杆设计满足规范要求。     

玄武岩纤维增强复合材料板簧设计与制备

以某轻型货车用板簧为研究对象,以玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料代替弹簧钢减轻车辆板簧质量为目的,通过材料优化设计、结构优化设计,确定了复合材料设计方案,利用ANSYS仿真设计软件对复合材料板簧进行了力学性能分析,采用树脂传递模塑(RTM)制备工艺制备了玄武岩增强复合材料板簧。结果表明,优化后的玄武岩纤维增强复合材料板簧静态强度、动态疲劳寿命能够满足设计和使用要求,通过了静载和台架疲劳试验,且质量相对于弹簧钢板簧减重55%。     

复合材料人行道支架设计及性能验证

设计了一种主要用于铁路桥梁人行道的复合材料人行道支架。相比原钢制人行道支架，该复合材料人行道支架可减重50%～85%。对复合材料人行道支架进行了有限元分析，仿真计算结果表明该复合材料人行道支架的强度和刚度均满足铁路桥梁人行道使用的技术要求，经过试验验证，该复合材料人行道支架产品的计算分析结果与试验结果基本吻合。研究结果证明了该复合材料人行道支架在实际使用中具有足够的安全性。     

对氨基苯酚改性脲醛树脂的合成及其在胶合板中的应用

以对氨基苯酚(PAP)为改性剂,采用弱酸-弱碱-弱酸-弱碱法制备了脲醛树脂(UF),并着重探讨了不同因素对游离F含量和胶接强度的影响。研究结果表明:当第2批U加入后添加PAP、最终n(F)∶n(U)=1.1∶1.0、U分批加入质量比为55∶20∶15∶10、初始p H为5.0、反应温度为90℃和w(PAP)=4%(相对于U总质量而言)时,UF的游离F含量(0.18%)满足GB/T 14732—2006标准中的指标要求(≤0.3%)、胶接强度(1.08 MPa)满足GB/T 9846—2015标准中II类胶合板的指标要求,耐水性明显提高,胶合板的F释放量(1.22 mg/L)满足GB/T 18580—2001标准中E1级指标要求(≤1.5 mg/L)。     

基于 ANSYS 的新型复合材料检查井结构分析

介绍了一种新型的玻璃钢检查井结构,即将检查井井体设计为波纹段和直管段相结合的形式,基于ANSYS对该检查井结构采用井土接触模型进行了强度、刚度、稳定性的有限元分析。研究结果表明:该结构形式的检查井能够满足强度、刚度、稳定性要求。     

离心泵转子强度计算分析方法

以API610BB2泵型为例使用有限元仿真软件ANSYS,进行了转子的强度计算分析,分析方法采用实体单元20节点六面体单元186号和10节点四面体单元187号组合。通过对转子的模态与强度进行计算分析,最终确定了满足实际运行要求的泵转子强度设计方案。     

纯电动汽车电池箱体结构分析与轻量化设计

基于ABAQUS软件,对电池包进行静态强度、刚度分析及随机振动分析,得到结构在各工况下的响应并提出改进方案。对改进结构进行安全验证,结果表明改进结构满足各项安全性能要求,且电池包壳体减重48.7%,整体减重10.3%。在增强结构强度和刚度的基础上实现了轻量化目标,对纯电动汽车电池包的结构安全性和轻量化研究具有实际参考意义。     

液压悬置橡胶主簧静态力学特性计算与试验研究

运用有限元理论和Abaqus分析软件建立某小型客车动力总成液压悬置橡胶主簧的有限元离散模型,探讨橡胶主簧的轴向与径向静态力学特性的仿真计算方法,对比仿真计算结果与试验结果,验证了有限元分析方法的正确性。计算分析了胶料硬度对橡胶主簧静态力学特性的影响,结果表明,橡胶主簧静态刚度与胶料硬度正相关,且径向刚度对橡胶硬度更为敏感。     

动梁式高速数控加工中心滑枕的结构优化设计

本文以提高加工精度为目的,在满足结构强度、刚度以及稳定性的条件下,对ESM-1208动梁式高速数控加工中心滑枕进行结构分析及优化。在ANSYS中建立滑枕的有限元模型,并对其进行结构静态特性分析。从工程应用角度出发,基于有限元分析结果,提出滑枕结构优化设计方案,在相同的工况下,对不同结构的滑枕进行有限元分析,并对优化前后总位移以及应力大小进行比较。有限元分析结果表明,在满足滑枕强度、刚度以及稳定性的前提下,滑枕的结构优化对其最大应力与位移影响不大,满足生产要求。通过滑枕的有限元分析以及结构的轻量化设计,能够有效地减轻滑枕自身重量,节省加工材料。     

多支座铝制储罐的设计

浓硝酸储罐一般为多支座卧式容器，所选材质为工业纯铝1060。对于多支座计算，目前没有标准可以使用。由于铝的强度低、刚度小，设计时需要考虑多支座组合应力，以满足设备强度、刚度和稳定性要求。     

支撑掩护式液压支架的顶梁的设计计算

支撑掩护式液压支架根据不同的作业要求经常进行重新设计计算,顶梁是支撑掩护式液压支架的关键部件,由钢板焊接而成,形状为箱型结构。设计应该以满足强度和刚度的要求做为主要目标。     

虹吸式离心机转鼓结构的三维有限元安全分析

针对二维有限元分析对虹吸式离心机转鼓开孔对结构强度影响分析的不足,利用ANSYS有限元软件,采用参数建模的方法建立了三维GKH1250虹吸式离心机转鼓的实体模型,并将其离散化建立计算模型,进行了应力分析和刚度分析,同时,重点考察了过滤转鼓到虹吸室的滤液孔对转鼓结构强度的影响,得到其应力和变形云图,验证了该虹吸式离心机的设计符合刚度和强度的要求,也满足运转安全的要求。通过提供的建模和计算方法可对离心机转鼓设计提供参考。     

E_1级胶合板用改性脲醛树脂胶粘剂的制备方法研究

选用弱酸-弱碱-弱酸-弱碱工艺制备脲醛树脂(UF)胶粘剂,研究了n[甲醛(F)]∶n[尿素(U)]、初始p H、反应温度和三聚氰胺(M)掺量对游离F含量和胶接强度的影响。研究结果表明:当n(F)∶n(U)=1.2∶1.0、起始p H为6.5、反应温度为85℃和w(M)=6%(相对于U总质量而言)时,UF胶粘剂的游离F含量(0.17%)符合国家标准要求(≤0.3%),胶合板的F释放量(1.17 mg/L)达到GB/T 9846.3—2004标准中E1级指标要求(≤1.5 mg/L),胶接强度(从0.46 MPa提高到0.97 MPa)达到了国家标准中II类胶合板的指标要求,耐水性也明显提高。     

复合材料电缆支架结构强度的有限元仿真计算

介绍了复合材料电缆支架的应用背景,基于使用现场的实际受力工况,利用ABAQUS分析软件,对复合材料电缆支架的经典三托臂结构进行了静态有限元仿真计算,并进行了各种工况下的实验室测试。3种不同受力状态下的应力应变计算结果和实验室测试结果表明,该结构设计能够满足在静态力作用下的材料强度要求。