ANSYS软件在连杆有限元分析中的应用

连杆是连接发动机活塞与曲轴的重要组件,是内燃机的主要运动受力部件之一。通过数值模拟的方法对汽车发动机连杆进行有限元分析。通过ANSYS软件建立了连杆模型,并沿着两个不同路径对其应力进行映射,得到连杆的最大最小应力边界,为后续疲劳分析以及动力仿真提供参考。     

喷嘴阵射流陀螺温度场与压强有限元分析

研究了喷嘴阵射流陀螺敏感元件内部温度场和压强分布。采用Ansys有限元分析软件,分别计算了喷嘴阵结构敏感腔体内部温度分布和压强分布。计算结果表明:在距出口1.5 mm处平行放置的两热电阻丝在通电加热作用下,提高了热电阻丝周围的气体的温度,使敏感腔体内靠近热电阻丝处气体产生温度梯度,并且温度梯度关于腔体中心轴对称;靠近出气口处的压强比腔体内其他位置压强高,压强值为0.211 09 Pa,腔体内其他位置的压强范围为(3.69×10-16P~1.52×10-15)Pa,可视为0 Pa。对喷嘴阵陀螺的结构优化,提高其性能提供了理论依据。     

轻型涡扇发动机悬挂式试车台架设计与有限元分析

为满足轻型涡扇发动机地面试验,本文采用UG(Unigraphics)软件,对轻型涡扇发动机悬挂式试车台架进行设计,并应用Ansys软件,建立试验车台架结构有限元模型,对悬挂式试车台架的结构和强度进行分析与计算。研究结果表明,试车台架结构在发动机推力与重量载荷耦合作用下,最大应力发生在动架前安装节根部圆角处,其Von Mises等效应力为16.817 8 MPa,远小于材料Q345的屈服强度345MPa,且当量应力主要由Y向应力决定,最大为15.064 MPa,其Von Mises总应变为1.13×10~(-4) mm,满足强度和刚度设计要求。该设计不但可以安装不同型号的发动机,节约了成本,而且实现了推力测量及校准功能,降低了意外发生的风险。该研究为搭建试车台架提供了理论依据。     

汽车发动机连杆在拉压工况下的可靠性分析

利用ANSYS有限元软件对连杆结构进行应力分析,获得了连杆结构在拉压工况下的应力强度分布, 结果表明:该连杆在受拉压两种工况下最大等效应力出现在连杆小头孔的内表面上,拉压工况下其值分别为15.1 MPa和161.0MPa。然后利用ANSYS有限元软件中的蒙特卡罗法来分析连杆结构的可靠性,经过分析获得了连杆 结构在置信度为95%的情形下,初值极限状态Z<0(Z=σs-σmax,其中σmax为容器在使用过程中出现的最大应力, σs 为材料的屈服强度)的概率平均值为2.62% ,即说明连杆的可靠度为97.38%,以及获得了该连杆结构的载荷分布 柱状图和屈服极限抽样过程图,通过分析可知:该连杆结构是安全可靠的。     

长螺旋打桩机三环减速器内齿环板动态特性分析

为研究长螺旋打桩机三环减速器内齿环板的动态特性,利用Ansys workbench软件建立了该减速器的三相内齿环板的有限元模型,对模型进行了模态分析,得到了固有频率和振型,分析了弯曲、扭转及耦合振动特性。结果表明:内齿环板表现出很强的模态密集行为,前1～10阶主要以弯曲振动为主,第11～20阶大多表现出明显的耦合振动特性,主要振幅变形量集中在第2相内齿环板,最大变形量4.608 6 mm,频率为1 830.8 Hz,为长螺旋打桩机专用的三环减速器的结构改进及动态结构优化设计提供一些依据。     

大跨度充气膜结构形态分析方法研究

为求解大跨度充气膜结构的准确形态,阐述了一种形态分析方法.分析流程为构建初始形、假定初始态、迭代求解预应力及变形、逆向变位改变初始形、逆位移形再迭代计算、求得平衡形态.以某充气膜结构为例计算,平衡形态下最小von mises应力为0.723×10~6 N/mm~2,最大von mises应力为13.4×10~6 N/mm~2.平衡构型下形面误差分析结果:最大变形δ_(max)为0.014 5 m、平均变形μ为0.002 11 m、变形均方差σ为0.001 68 m,计算精度满足要求.最后介绍大跨度充气膜结构的工程应用实例.     

焊接顺序对工字梁焊接变形影响的数值计算

制定合理的焊接顺序方案可以减弱工字梁焊接过程中的焊接变形,减少焊后对变形矫正所需的时间和生产成本,优化焊接生产工艺。文章设计了4种不同焊接顺序的方案,采用SYSWELD软件计算了工字梁焊后1 h的应力场,并对比分析焊后工字梁中变形及残余应力的分布,研究了焊接顺序对焊接变形及残余应力的影响规律。结果表明:不同焊接顺序对焊接变形及焊后残余应力分布的影响差异不大,焊接变形主要发生在翼板600～700 mm位置处,焊后残余应力主要集中在焊缝区及近缝区;从最大焊接变形量和残余纵向应力峰值来看,采用腹板两侧焊缝同时焊接为最佳方案,最大变形量仅为0.62 mm,而其他焊接方案产生的焊接变形量约为最小变形量的2倍,此方案残余应力虽然相比其他方案的峰值较大,但每种方案焊后残余应力主要为拉应力,均需要进行焊后消应力处理。     

末敏探测高速转台的静动态特性分析

为了保证高塔末敏探测系统在高速回转运行时的稳定性与可靠性,搭建了以转台机械结构、转台测控系统和转台调平支架为主要组成部分的二轴高速转台系统。在高速转台三维模型基础上,利用ANSYS Workbench提供的有限元分析模块对转台承受载荷的框架结构及回转主轴进行静态和动态特性分析。仿真结果表明:将简化的结构表示为负载加载在分析模型上,从模型的应力云图和位移变化云图中可以看出,最大形变及应力分布在负载内框部分,最大位移量为2.227 75×10~(-2) mm,最大应力为12.158×10~6 Pa,转台结构满足安全系数的要求。通过对比转台固有频率数学计算结果与软件固有频率仿真结果,可以看出转台简化模型前6阶的固有频率均大于外部激励频率的83.3 Hz。转台固有频率的理论计算模型与仿真计算模型都是合理的,为光电探测转台的优化设计提供理论依据。     

飞机除冰车后桥壳有限元分析

针对中央液压驱动形式飞机除冰车的底盘开发,利用Solidworks和ANSYS软件,建立驱动桥壳三维模型,对驱动桥壳进行满载静力分析、模态分析和瞬态动力分析,找到驱动桥壳应力最大变形量的部位,得到其结构前10阶固有频率和相应的模态振型,发现后桥壳的振动规律,利用分析结果提出了在桥壳的一侧(前或后)或者两侧增加纵向稳定杆的改进建议。     

基于ANSYS的ZDY2000L型煤矿钻机给进模块的有限元分析

钻机是现代煤矿井下采煤的重要工艺装备。钻机正常工作时,动力给进部分受力复杂,工作环境苛刻。为保证产品质量及可靠性,使用有限元分析软件ANSYS专门对给进模块进行了应力分析及振动模态计算。通过计算,得到了ZDY2000L型钻机给进模块在极限工作状态下的局部应力最大值为60.809MPa及导轨刚度变形最大值为0.029 7mm,发现所设计的产品在降低用钢量的情况下,能够同时保证结构局部的强度小于215MPa的要求及整体刚度变形小于0.1mm的要求。最后,对给进结构进行了必要的振动模态分析,得到各阶频率值,从而为改善系统的力学性能提供了理论依据。     

考虑油膜润滑的连杆有限元分析

建立连杆多体动力学模型,研究连杆的弹性液体动力学(EHD)特性,分析大头轴承的载荷、油膜厚度及油膜压力在轴瓦表面的分布.建立连杆有限元模型,考虑各组件间的接触关系,分析连杆在装配载荷下的应力分布及变形.通过油膜压力映射的方法对连杆施加载荷,计算连杆在拉、压2种工况下的应力分布与变形.考虑连杆材料与加工工艺,分析连杆的疲劳强度.结果表明,该连杆安全可靠.通过计算不考虑油膜润滑时的连杆强度,分析2种计算结果的差异.结果表明,考虑油膜润滑的连杆强度计算方法更符合实际工况.     

齿轮传动副背隙动态测试平台的仿真与研究

设计一个机械传动性能测试实验台,为测试研究机械传动系统性能做准备。为此,用SolidWorks建模,用有限单元法比较行星齿轮机构和蜗轮蜗杆传动机构在载荷作用下的啮合齿面受力变形特征;结合背隙,分析应力应变;对这两种传动机构进行模态分析,谐响应分析,分析其固有频率和振型,分析位移、应力频谱以及在振动最大处的应力变形情况,进行理论数据比较,并给出结论。     

超高速摄影中铍转镜静力学与动力学性能分析

基于弹性力学空间问题基本方程、线性振动系统运动方程及有限元法,提出转镜力学特性的数值分析方法.运用该方法得出转镜镜面变形量、内部应力分布和振动模态参量的定量数值:在边缘线速度600m/s下,三面体铍转镜的最大变形量为约0.3346μm;最大应力0.204GPa,位于轴孔附近并与镜面距离最短处;两个在互相垂直平面内的一阶弯曲振动模态发生在3.4×105r/min附近,一阶扭振点位于5.13×105r/min附近,两个二阶弯曲振动点位于6.6×105r/min附近.结果表明,如制造无缺陷,由体力产生的静载荷不足以破坏镜体,对转镜产生较大破坏作用的是共振导致的疲劳破坏.     

复杂场涡轮叶盘振动特性可靠性分析

为了研究复杂场多因素对航空发动机涡轮叶盘振动特性及可靠性的影响,考虑温度载荷、离心载荷和气动载荷的共同作用,基于振动理论和有限元技术建立了模态分析数学模型,进行了流-热-固耦合振动特性分析和共振分析,最后采用双重极值响应面法对振动变形及应力进行了可靠性分析。结果表明:考虑多因素耦合作用与不虑考多因素耦合作用,叶盘的固有频率最大相差32. 9%,可靠性概率最大相差3. 46%。     

U形混凝土渠道衬砌制板机动态性能试验研究

针对U形混凝土渠道衬砌制板机的钢模板振动及变形特点,以其钢模板为对象,利用动态应变测试试验及曲线拟合方法,研究了钢模板振动特征及变形特点。结果表明,钢模板振动整体表现为低阶振动模态特征,其变形符合简谐振动规律;振动频率在钢模板下部最大,钢模板下部振动频率比上部频率增加30.73%;振动荷载对钢模板变形的影响在模板固定铰链处最大,该处等效应变是钢模板最小等效应变的8.91倍;钢模板厚度及加劲肋设置均匀条件下,钢模板振动频率自下而上呈递减梯度分布,在其直段与弧段相交处变形较大。     

计量泵连杆机构的有限元分析

为解决柱塞式计量泵连杆长期承受周期性的不均匀载荷，容易在某一位置产生断裂的问题，笔者采用了有限单元法，利用CAD／CAM／CAE软件及大型有限元分析软件ANSYS对计量泵的连杆进行实体建模及静态有限元分析，得出连杆在最大受力情况下的变形及应力，从而确定了连杆的最危险的端面．为设计者全面了解该柱塞式计量泵中连杆受载时的位移、应力提供了理论分析数据，并且提出了采用局部增加连杆端面面积的方法等改进连杆结构的措施．     

2兆瓦风力4发电机主轴参数化建模与有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件对2兆瓦风力发电机主轴进行了参数化建模和有限元分析,得出了其简化模型的应力分布和低阶模态,指出最大应力发生在前端支撑处,并将模型简化前后的变形和频率进行了对比,验证了简化模型的正确性.     

ANSYS在水电站固卷机架结构设计中的应用

针对糯扎渡水电站2×800kN固定卷扬机的设计要求,分析了固卷的计算工况及计算载荷,用ANSYS软件建立SHELL63弹性壳单元模型,对金属结构的连接、约束、载荷进行有效处理,对固卷机架的应力、变形进行有限元计算,并对机架进行了模态分析,为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据.     

薄壁套筒类零件磨削夹具的设计及其可靠性分析

为提高薄壁类零件的加工精度,利用蛇形弹簧受轴向力产生径向膨胀而夹紧零件的原理设计了一套薄壁套筒类零件磨削夹具.对夹具中的螺栓拧紧力矩与蛇形弹簧的轴向力之间的关系进行研究显示,当蛇形弹簧所受轴向力为5 000 N时,螺栓所需拧紧的力矩为309.46 N·m.利用Workbench软件对夹具中螺栓拧紧力矩(309.46 N·m)的工作状态进行有限元分析表明,夹具所使用的材料可满足其性能要求; 蛇形弹簧应力集中处为Φ25轴径处,蛇形弹簧过盈配合处(Φ36内径)胀紧变形为0.007 mm,最大应变为0.000 51,最大应力为101.79 MPa; 蛇形弹簧膨胀接触处为套阀阀芯变形最大处,最大径向变形量为0.002 1 mm、最大应力为25.22 MPa、最大应变为0.000 13.对夹具进行可靠性分析表明,其应力可靠度为100%.     

1000MW汽轮发电机组基础模型模态试验研究

为评价实际工程中的1000MW汽轮发电机组基础的振动特性,本文采用模型模态试验方法进行研究.首先以该基础为原型基于相似原理制作1/10缩尺模型,并使用激振器空间激振方法对模型进行模态测试.然后采用LMS Test Lab系统进行模态分析,得到原型在0~70Hz范围内的各阶振型、自振频率、阻尼比,最后通过振动理论预测出原型强迫振动动力响应.试验结果表明,该基础整体振动的振型占主体地位,在机组工作转速范围内最大振动速度均方根值远小于3.8mm/s的限值,最大振动线位移中间平台部分测点超出0.20mm的限值,因而建议加强中间平台的振动控制.