基于SolidWorks的工程机械钢圈三维建模及有限元分析

使用SolidWorks建立了工程机械钢圈的三维装配模型,使用SolidWorksSimulation对该模型进行了有限元分析。分别研究了径向试验和弯曲试验两种工况条件下的边界条件施加方法,并获得了两个工况下的应力分布、变形等分析结果,该分析结果为钢圈结构的优化提供了有效的依据。     

面向三维打印的壳状结构汽车及部件模型轻量化建模

针对壳状模型轻量化设计和模拟问题,提出一种基于热扩散的壳状汽车模型轻量化方法,并利用三维打印在个性化方面的优势建立具有数值模型模拟、三维打印,以及工程验证的一整套汽车轻量化建模系统.首先对模型进行特征分析和提取;然后在给定特征约束和受力工况(外力)条件下,通过热扩散对受力分布进行模拟,并将模拟数值与模型厚度进行对应,得到初步优化模型;进一步,通过三维打印得到实体实验模型,并对实验模型进行工程受力验证,进而根据工程验证情况调整热扩散程度,使得优化模型的厚度更加逼近实际受力要求;最后通过循环迭代方式得到满足受力要求的重量优化模型.实验结果表明,该方法能够在满足实际受力情况下减重达30%,并大大缩短了壳状汽车模型研发周期,是有效且高效的.     

基于ANSYS的兆瓦级风力发电机组机舱罩分析仿真

通过有限元分析能对极限风载下机舱罩结构强度进行有效分析仿真.本文首先研究了某新型机舱罩关键部件--上机舱罩在极限风速条件下的受力分析理论模型,以及ANSYS三维有限元分析的基本步骤,并在此基础上介绍了利用ANSYS软件建立上机舱罩三维有限元模型,设定有限元分析参数,约束边界条件,施加外部载荷等具体操作方法,从而构建了一种基于ANSYS的大型兆瓦级风电机组机舱罩受极限风载时的三维有限元分析仿真方法.     

预应力渡槽有限元分析

针对预应力混凝土能极大提高混凝土结构抗拉抗裂强度的特点,结合等效载荷自平衡原理,以南水北调工程中大型预应力混凝土渡槽为模型,采用三维有限元技术分析其受力性能,揭示预应力渡槽在施工、校核等不同工况下的应力和应变等特性.计算结果表明,整个渡槽结构应力、变形满足设计要求,可为施工设计提供参考.     

LNG船液舱围护系统安装平台简化分析模型与优化

为实现LNG船液舱围护系统安装平台的最优化设计,分别用MSCPatran和MSC Nastran建立三维模型、进行静力分析;根据力学等效原理将三维模型简化为二维模型,进行变形和支座反力分析计算,依据三维模型的计算结果对二维模型进行修正,使简化的二维模型在不同工况下的变形和支座反力与三维模型的基本一致;最后进行二维模型的灵敏度分析,挑选出对结构质量影响较大的截面尺寸作为设计变量,以节点位移作为约束条件,以结构质量最小化为目标函数,对二雏模型进行结构优化,使结构质量最小．结果表明该方法使安装平台在满足位移约束要求的前提下极大地减轻结构质量,达到优化目的．     

轨道扣件检测系统设计与分析

为了满足轨道扣件动态检测的需求,设计了一种轨道扣件检测系统,包括照明系统、摄像系统等并通过悬挂系统安装在转向架构架前端。通过关键设备参数的选型计算,设计了安装结构然后校核悬挂系统的螺栓强度,验证其螺栓连接的可靠性。并对整体结构采用ANSYS Workbench有限元分析以及实验室验证,系统符合要求,满足线路的检测需要。     

横向磁场中矩形薄板在分布载荷作用下混沌分析

在建立置于横向稳恒电磁场中,同时受横向均布载荷作用四边简支的金属矩形薄板的受力模型的基础上,推导了金属矩型薄板的磁弹性耦合动力学方程,求得了该模型振动系统的异宿轨道参数方程,并根据Melnikov函数方法,推导并求解了振动系统的异宿轨道的Melnikov函数,最后给出了判断该系统发生Smale马蹄变换意义下混沌运动的条件和混沌运动判据.由此可对矩形薄板在机械载荷和电磁载荷共同作用下的分岔和混沌进行分析.本文给出的方法可以推广到其他不同边界条件和不同外载荷条件下弹性薄板的磁弹性振动问题的研究.     

车辆-轨道耦合系统中基于变参数的三维图形仿真研究

建立一个随参数改变而改变的三维可视模型。是机车车辆-轨道耦合系统动力学可视化的一个急待解决的重要问题，文中将可视化，三维建模技术引入机车车辆-轨道耦合动力学仿真中，系统地研究了机车车辆轨道耦合系统的基于变参数的三维图形仿真的方法，综合建立了车辆模型的动态装配三维图形系统，直、曲线轨道的三维离散结构等，为机车车辆-轨道耦合动力学仿真建立了一个有效的可视化综合仿真平台。     

基于ANSYS的天车主梁结构设计及拓扑优化

为实现面向酿造工艺流程的智能天车主梁轻量化设计,本文首先根据天车实际运行工况得到主梁基本结构的参数,采用SolidWorks建立主梁三维模型,利用ANSYS Workbench对主梁在5种不同工况下进行静力学分析;其次在静力学分析基础上,采用变密度法对主梁进行拓扑优化设计,并对新型主梁进行静力学分析,验证了新结构的可行性;研究结果表明,优化后的主梁不仅满足强度刚度的要求,而且主梁质量减轻约11％,腹板质量减轻约23％,优化效果显著.     

轨道车辆故障诊断算法参数优选和故障监测部位确定

转向架作为轨道车辆的重要部件,其弹性部件与阻尼部件的安全对车辆的安全有着重要影响。对轨道车辆转向架的故障种类、故障状态以及故障诊断方法中参数的选择进行了研究。对车辆的故障产生后果和现实情况进行了分析。为实现转向架故障诊断算法的输入参数优选和对应故障敏感部位的确定,提出P指标进行评判。利用matlab对车体、转向架以及转向架与轮对之间的弹性部件和阻尼部件建模,建立轨道车辆一系悬挂、二系悬挂的故障模型以及部件性能衰退的故障模型。用P作为评价故障前后统计参数改变程度的指标。实现车辆故障诊断算法输入参数的优选和对应故障敏感部位的确定。经过仿真实验可以利用指标P对故障诊断算法的参数输入做出优选,对故障的监测部位有明确定位。     

基于响应面法的三维炮尾结构设计优化

为满足某炮尾结构布置的特殊需要,在输弹槽贯穿托弹板的开放式炮尾结构基础上,重新设计传力结构;采用基于响应面法（Response Surface Method,RSM）的多目标遗传算法NSGA-II寻找齿形传力结构的最优参数,通过编写Python脚本控制Abaqus内核实现自动前处理,对其进行有限元分析,并基于iSight实现多目标三维模型设计优化.该方法摒弃传统的二维优化三维验证的理念,将多目标遗传算法与RSM结合起来,在iSight中直接进行三维模型设计优化,可节省计算时间、提高计算效率、改善设计水平.     

校车车身结构的有限元分析

建立某型校车的有限元模型,计算在不同工况下其车身骨架的静态强度.计算结果表明:在弯曲和扭转工况下,该校车最大应力分别为154.8和171.4 MPa,均小于Q235屈服应力235 MPa;最大变形分别为4.925和12.92 mm,满足《客车定型试验规程(GB/T 13043—2006)》中所规定的弯曲和扭转工况下10及12 mm的限额;车身结构整体应力大多集中在30 MPa左右,有较大的安全裕度.分析结果可为该校车车身骨架结构优化提供参考.     

某SUV车架多目标拓扑优化设计

为得到同时满足刚度和动态要求的SUV车架,基于SIMP材料插值方法,分别以刚度最大和低阶模态固有频率最大作为优化目标建立拓扑优化模型,利用折中规划法建立多工况下刚度和低阶固有频率多目标优化模型,通过拓扑优化迭代得到新的SUV车架;对新车架进行仿真分析,得到其位移和应力分布及前4阶固有频率.其静态特性满足材料要求且有很大提高,第1阶固有频率提高到30.3 Hz,新车架质量减轻到193.3 kg.计算结果表明该方法能够很好地解决多目标下的结构优化问题。     

导向滑块改进设计的强度分析

在建立某下挂式导轨结构中的导向滑块三维CAE仿真模型的基础上,对其进行静态强度分析、瞬态受力响应分析以及过严考核分析,得出其在工作状态下的应力和应变强度分布.结果表明该导向滑块满足强度要求.     

基于Abaqus的橡胶密封垫对比分析

针对某型发动机开发中的橡胶密封垫密封问题,利用有限元分析软件Abaqus建立橡胶垫及其边界的有限元模型,讨论不同条件下密封垫的力学性能.为橡胶密封结构的设计计算提供一条新途径.     

利科有限元分析软件开发

针对现有的通用CAE分析软件不能满足水工结构和岩土工程领域数值分析的需求,国内外还没有一款功能较完备的水工结构和岩土工程通用的CAE软件的问题,开发出面向水工结构和岩土工程设计、咨询、科研与高等教育的专业有限元分析软件——利科有限元分析软件(LinkFEA).计算模块的设置主要满足该领域中坝、闸、隧道和地下洞室、各类岩质土质边坡等中的渗流场、温度场、应力场(或位移场)及这3个场之间的耦合计算和结构安全性分析需求.前处理模块的功能有几何建模、有限元网格生成以及材料参数、载荷、初始条件和边界条件的设定等;后处理模块包括强度分析、渗透稳定性分析、边坡稳定分析和洞室围岩稳定性分析等,有限元计算结果和分析结果都能以等值线图或云图显示.LinkFEA已经过国内多个工程的渗流和应力(变形)计算的检验.     

Visualized CAD models of objects made of a multiphase perfect material

A component, which has a perfect combination of different materials (including homogeneous materials and different types of heterogeneous materials) in its different portions for a specific application, is considered as the component made of a multiphase perfect material. After design of such a component according to the requirements from a specific application, a CAD model for representing it should be built so that its further analysis and manufacturing can be implemented based on the model. According to a new modeling method, this paper further presents the approaches of retrieving and visualizing all the necessary information of each layer of a component from its CAD model. The information includes: (1) 2D geometric boundary of each material region on each layer; (2) volume fraction of each material constituent for each position in each material region; and (3) 2D geometric boundaries of void phases of base cells in material regions with a periodic microstructure. Finally, two examples are given to demonstrate both geometric and material information on the layers, thus verifying the proposed approach.     

基于优化法的金属材料应力-应变曲线反演

采用优化法反演金属材料的应力-应变曲线.建立与试验边界条件一致的有限元仿真模型,并用Abaqus进行有限元仿真.设计变量为给定应变下的应力参数,优化目标是使模拟的应力-位移曲线与试验曲线一致,采用自适应响应面法和序列二次规划法开展优化迭代.结果表明,反演参数能很好地表现材料行为特征,为下一步仿真分析提供材料数据基础.     

一种基于行星履带轮越障与混合双吸附补偿的爬壁机器人的设计与研究

针对爬壁机器人在复杂壁面工作时越障能力弱、移动迟缓和吸附力不足等问题,设计了一种基于行星履带轮越障与混合双吸附补偿的爬壁机器人,并对壁面移动和越障的性能进行研究。首先根据机器人在壁面上的运动原理,建立其力学模型,计算出沿壁面移动和越障所需的吸附力;进一步结合其受力情况,对越障过程中爬升阶段和跨越阶段的吸附力补偿模型和行...     

Trajectory Tracking Control for Quadrotor Robot Subject to Payload Variation and Wind Gust Disturbance

This work proposes a hierarchical nonlinear control scheme for quadrotor to track 3D trajectory subject to payload variation and fast time-varying wind gust disturbance. In terms of dynamics model, the 6 DOF dynamics model with parametric and nonparametric uncertainties is built up. Wind gust and propeller momentum drag model are implemented to quantify the wind impact (force and moment disturbances) on quadrotor. In terms of control design, adaptive robust controller is developed for dynamic subsystem to deal with moment disturbance and estimate the system parameters. Global sliding mode controller is implemented for kinematic subsystem to generate adequate desired attitude angles for tracking the planned 3D trajectory. Simulations and experiments under various conditions are carried out for verification, and the results indicate the effectiveness, adaptiveness and robustness of the control strategy.