基于ANSYS的硬塑气囊盖板弱化研究

利用ANSYS软件分别对隐式安全气囊中的硬塑气囊盖板进行了弱化结构受力分析和结构优化,通过仿真0.1、0.3、0.5、0.7、1.0、1.5 mm 6种不同残余厚度的气囊盖板在爆破时破裂的难易程度,得出硬塑气囊盖板的最佳弱化深度约为0.5 mm,并进行了气囊爆破试验验证。     

PC/ABS合金安全气囊软塑盖板的结构优化研究

以聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（PC/ABS）合金安全气囊软塑盖板为例,对其结构进行ANSYS有限元仿真分析和实物实验研究发现,H型和双 Y型2种气囊软塑盖板在爆破时能精准打开,但爆破时有碎屑产生。针对这一缺陷,提出了减小残余厚度,加入支撑块和盖板表面加入防滑筋2种结构优化方案,并对优化方案进行了验证分析。结果表明,2种优化方案均有助于减少PC/ABS合金安全气囊软塑盖板爆破时碎屑的产生。     

基于有限元方法的轮胎残余回正力矩的研究

通过有限元仿真的方法研究轮胎残余回正力矩的影响因素。结果表明：增大横向花纹沟槽角度,轮胎残余回正力矩的绝对值增大;横向花纹沟槽角度变化对胎肩花纹块残余回正力矩的影响最大;采用组合花纹块可较大程度地改变残余回正力矩;在其他条件固定的情况下,减小横向花纹沟槽宽度、增加横向花纹沟槽数量或增大横向花纹沟槽深度都可以增大残余回正力矩的绝对值;残余回正力矩的正负与1#带束层帘线角度的正负相反,轮胎的残余回正力矩与带束层帘线角度并非为线性关系。     

全地面起重机用工程机械轮胎不同特征路面力学性能分析

建立了全地面起重机用385/95R25工程机械轮胎带花纹轮胎有限元模型，在验证了模型准确性的基础上分析轮胎在不同特征路面（平面路、横向凸台和纵向凸台）上的力学性能。轮胎充气外缘尺寸和接地数据有限元仿真结果与实测结果一致，表明有限元模型准确、可靠。有限元仿真结果表明：胎肩部位的应力集中于2^# 带束层端点，应变极值也在此处，横向凸台条件下应力和应变较大；横向凸台条件下，1^# 带束层帘线张力明显增大，胎体帘线张力在凸台接触区域减小；纵向凸台条件下，1^# 带束层端点近纵向凸台的接触区域的帘线张力增大，胎体帘线张力变化不大；轮胎的包络刚度约为3 000 N·mm^-1 ；轮胎在破坏案例中的极限撕裂能为672 J，撕裂能指标对于配方设计有重要的参考意义。     

米其林推出新产品Certis轮胎

米其林公司结合MXTE和VIVACY的优点进一步研发出新一代Certis（赛驰）轮胎。它的最大特点是胎面为非对称花纹，使胎面压力均匀分布；有效的排水使轮胎与地面有更大的接触面积。该产品的外侧胎肩花纹沟槽及相互连接的花块可充分抵抗转弯时带来的压力，为驾驶者提供准确、稳定的转向操控性。胎面中部为纵向沟槽和纵向肋条花纹，其特别之处在于沟槽底部和肋条花纹皆为圆角设计。圆角沟底可防止轮胎因长期在粗糙路面上行驶在沟底形成裂缝；圆角肋条可持续传送强劲牵引力和制动力，并可最大限度地降低噪音。其内侧胎肩为横向沟槽设计，它与…     

基于响应面法的塑料椅板式构件优化设计研究

以有限元力学仿真试验数据为基础,采用响应面法(RSM)对平板式塑料椅构件的关键设计参数进行优化分析。首先分析了构件壁厚、加强筋数量及高度因素对构件弯曲强度的影响,通过实验设计软件design-expert对仿真数据进行响应面回归分析,并以最小变形量与构件质量为目标,对构件弯曲性能设计参数进行优化,同时通过方差分析得出各设计因素对构件强度均有显著影响,其中加强筋的数量和高度两个因素对构件强度的影响显著性大于构件壁厚因素。在此基础上进一步分析了镂空设计对构件力学性能的影响,试验采用等径圆孔矩阵排列的镂空设计试件方案,通过对孔的横向孔距与纵向孔距进行两因素方差分析,得出纵向孔距对构件横向弯曲强度的影响显著性大于横向孔距。从而为塑料椅板式构件的结构设计提供了设计方法及数据参考。     

基于响应面模型的仪器外壳注塑成型工艺混合优化

以某仪器外壳注塑件为研究对象,选取熔体温度、模具温度、注塑时间、保压压力等工艺参数为设计变量,以翘曲变形值和体积收缩率为优化目标,通过响应面法实验设计和注塑成型有限元分析获得实验样本,采用Design-Expert软件建立设计变量与优化目标之间的响应面模型,分析计算后预测出优化结果,通过仿真模拟实验及试模注塑验证了预测结果的正确性。结果表明该方法可以有效实现注塑成型工艺优化,为企业产品同类成型问题的解决提供了借鉴和参考。     

基于响应面模型的防护箱箱体注塑成型优化

以某注塑防护箱箱体为研究对象,选取模具温度、熔体温度、保压压力和保压时间四项工艺参数为设计变量,以塑件的最大缩痕指数为优化目标,采用响应曲面法,利用注塑成型有限元分析获取试验样本,构建设计变量与优化目标之间的响应面模型,得到各工艺参数及其交互作用对注塑制品质量的影响规律。经方差分析、误差统计及残差分析检验后,通过优化求解得到最优的注塑成型工艺参数组合,使最大缩痕指数达到最小。     

米其林推出新产品Gertis轮胎

米其林公司结合MXTE和VIVACY的优点进一步研发出新一代Gertis轮胎。它的最大特点是：①该产品的外侧胎肩花纹沟槽及相互连接的花块可充分抵抗转弯时带来的压力，为驾驶者提供准确、稳定的转向操控性；②胎面中部为纵向沟槽和纵向肋条花纹，其特别之处在于沟槽底部和肋条花纹皆为圆角设计；     

科赫分形结构塑料托盘的力学性能分析

利用有限元方法探究影响科赫分形结构力学性能的因素及在托盘垫块中的应用。基于科赫分形理论，建立PA12材质塑料垫块的有限元模型，并且进行静压实验验证，运用ANSYS Workbench的多目标优化模块进行敏感度分析和响应面优化。结果表明，垫块高度对总变形和应力影响较大，随高度的增大，总变形和应力减小。以总变形、应力、应变为优化目标，当分形阶数为2、分形壁厚为0.21 cm、垫块高度为11.5 cm时，应力降低了79.0%,质量降低了4.2%。将优化后的垫块结构用于托盘设计，利用仿真分析了托盘在均布、局部载荷和跌落工况时的力学性能，托盘的最大变形分别为0.966 mm、1.382 mm、1.650 cm,均符合国家标准，为塑料托盘的轻量化设计提供了新的思路。     

新型偏心三螺杆挤出机流体混合特性分析

在传统的三螺杆挤出机的基础上,设计了一种新型偏心三螺杆挤出机。该三螺杆挤出机中具有螺杆几何结构偏心、螺槽构型呈梯度变化特殊以及较高的面积利用系数等特征。利用有限元法对聚丙烯（PP）熔体在新型偏心三螺杆挤出机中流动和混合规律进行三维数值模拟,给出偏心三螺杆挤出机中压力和速度分布规律,计算了3种偏心螺杆挤出流场的停留时间分布、分布指数、分离尺度、最大剪切应力等混合表征参数。结果表明,螺杆偏心距不仅决定了螺杆端面形状,也改变了螺槽梯度的变化程度。随着螺槽梯度的逐渐减小,挤出机内粒子团聚效应逐渐降低、物料剪切作用逐渐增强。在3种新型偏心三螺杆挤出机中,偏心距e=3 mm的新型偏心螺杆挤出机的混合性能相对较好。     

基于相变效应的内压型螺旋槽液膜密封性能分析

液膜相变现象不仅改变了端面润滑状态,而且对密封性能及稳定性有着显著的影响。使用有限体积法对控制方程进行离散,研究了螺旋槽结构参数与密封工况参数对密封性能及液膜相变率的影响。结果表明：开启力与泄漏量随螺旋角、槽数、槽深、压差、转速的增大而增大,随槽面宽比、槽台宽比的增大先增大后减小,分别在槽面宽比ζ=0.5与槽台宽比φ=0.7时取到最大值。相变率随螺旋角、转速的增大而增大,随槽数、槽深、压差、槽台宽比的增大而减小,随槽面宽比的增大先减小后增大,在槽面宽比ζ=0.8时取最小值。通过对各参数合理地选择与组合,可以有效地抑制相变进程,进而在保证密封运行稳定的同时利用相变现象提高密封性能。     

螺旋槽机械密封的改进设计

The coupling effect among the flow of fluid film,the frictional heat of fluid film and the thermal de- formation of sealing rings is inherent in mechanical seals.The frictional heat transfer analysis was carried out to op- timize the geometrical parameters of the sealing rings,such as the length,the inner radius and the outer radius.The geometrical parameters of spiral grooves,such as the spiral angle,the end radius,the groove depth,the ratio of the groove width to the weir width and the number of the grooves,were optimized by regarding the maximum bearing force of fluid film as the optimization objective with the coupling effect considered.The depth of spiral groove was designed to gradually increase from the end radius of spiral groove to the outer radius of end face in order to de- crease the weakening effect of thermal deformation on the hydrodynamic effect of spiral grooves.The end faces of sealing rings were machined to form a divergent gap at inner radius,and a parallel gap will form to reduce the leakage rate when the thermal deformation takes place.The improved spiral groove mechanical seal possesses good heat transfer performance and sealing ability.     

摩擦片瞬态传热的数值模拟研究

为研究湿式摩擦片在离合器结合过程的瞬态生热特性,对带油槽的摩擦片进行三维热固耦合数值模拟,分析了结合时间和油槽尺寸对瞬态生热的影响,得到摩擦片的瞬态温度分布、应力分布和变形量.分析结果表明,摩擦片上温度沿径向由内向外呈增高趋势,温度和应力强度均随接合时间增加呈现近似线性的增长趋势,适当增大油槽尺寸可在一定程度上降低摩擦...     

载重子午线轮胎越障过程中带束层端点和胎体帘布反包端点有限元分析

采用ABAQUS有限元软件建立轮胎在余弦凹穴路面上滚动的三维有限元模型,并用显式有限元程序模拟载重子午线轮胎在余弦凹穴路面上滚动的动态过程,对滚动过程中轮胎带束层端点和胎体帘布反包端点单元的受力变形进行分析。结果表明,速度变化及凹穴深度和长度变化均不影响轮胎带束层端点和胎体帘布反包端点单元应力-应变的变化规律,带束层端点单元的应力和应变以及胎体帘布反包端点单元的应力均在凹穴底部达到最大值。     

基于质量守恒边界条件的下游泵送螺旋槽液膜密封空化分析

液膜中空化的产生会影响密封润滑性能。基于质量守恒的JFO空化边界条件,建立螺旋槽液膜密封数学模型,采用流线迎风有限元法求解Reynolds控制方程,获得端面空化分布,并通过可视化试验进行了验证。以空化临界转速和临界压力为表征,分析了螺旋槽结构参数对空化特性的影响。结果表明：螺旋槽内空化区域呈机翼截面型,且随着转速的增加而变大,随着内径压力的增加而减小,空化周向最大长度位于近槽根处;空化临界转速随着槽数、槽深的增加而增加,随着螺旋角、槽长坝长比、槽台宽比的增加而减小;空化临界压力随各结构参数的变化趋势与空化临界转速相反。通过对各结构参数的合理选择,可实现对空化的有效控制。     

基于Mori⁃Tanaka方法的短纤维复合材料开孔板分析

基于Mori?Tanaka均匀化方法，对短纤维复合材料开孔板力学性能进行研究。首先，使用Mori?Tanaka方法预测单向和二维2种分布形式的短纤维复合材料应力?应变曲线曲线。其次，通过试验方法分析不同区域纤维取向对开孔板力学性能的影响。最后，使用多尺度方法研究不同注塑位置和不同开孔方式对开孔板力学性能的影响，该部分在宏观有限元分析中耦合了注塑模拟的纤维方向分布以及Mori?Tanaka均匀化方法得到的复合材料参数。结果表明，短边注塑开孔板综合力学性能更好；孔周围纤维分布是影响应力集中的主要因素；整体的纤维取向分布影响开孔板的刚度；单向纤维材料的角度对材料性能的影响不是单调的。     

胎面花纹对轮胎性能影响的仿真研究

以ABAQUS有限元软件为平台,建立光面轮胎、周向沟槽轮胎和花纹轮胎的三维有限元模型,分析3种轮胎不同工况下的应力分布。结果表明:静负荷下3种轮胎等效应力分布基本相同,带束层端部受力最大,花纹轮胎整体应力水平最高,光面轮胎最低,但光面轮胎第1带束层应力较高;在静负荷、稳态滚动和侧偏滚动状态下,光面轮胎高应力区均在胎肩部位,而周向沟槽轮胎和花纹轮胎在静负荷和稳态滚动状态下高应力区主要分布在胎肩和胎面中心部位,侧偏滚动状态下在中心沟槽的边缘。     

Finite element analysis on the optimal material choice and cavity design parameters for MOD inlays exposed to different force vectors and magnitudes

This simulation study evaluated the effect of three different inlay materials (composite, glass ceramic, zirconia), cavity design parameters (isthmus width and depth) and different force vectors and magnitudes on the stress distribution within mesio-occlusal-distal (MOD) inlays and the remaining enamel and dentin. The mechanical performance of inlays was evaluated using 3-D finite element analysis (FEA) method. Three different restoration materials and hard tissues of the restored tooth with different cavity depth (2–5 mm) and width (2–4 mm) were exposed to occlusal loading with different magnitudes from 10 to 130 kg at varying angles between 0° and 15°. The maximum von Mises stresses were calculated for the inlays, tooth structure and bonded surfaces. Response Surface Optimization method was implemented into the finite element software package in order to design cavity shapes with more favourable interfacial stresses for bonded restorations under occlusal loading. Teeth restored with resin composite exhibited the highest von Mises Stress, followed by glass ceramic and zirconia. The increase in isthmus width decreased interfacial shear stresses in zirconia MOD inlay but the increase in cavity depth did not change the stress levels for all three materials. According to mechanical safety factor, inlay and tooth structure remained within the mechanical limits in three parameters (material, magnitude of force, cavity shape) but negatively affected by the force vector.