立式钢卷十字型钢托架结构研究与实现

目的针对传统木托架在钢卷包装运输过程中存在的适应能力差、强度不足和使用寿命短等缺陷,根据某企业的需求,设计了一种尺寸可调节、可承载不同规格立式钢卷的十字型钢托架结构。方法该结构主要由十字型连接件和4个可伸缩的托架臂构成,通过可伸缩托架臂设计,实现了尺寸的可调节功能。结果对托架进行抗弯强度和刚度计算,得出托架的最大应力和最大变形分别为50.23MPa和0.54 mm。对托架进行承载钢卷时静态有限元软件验证的结果分别为50 MPa和0.64 mm。结论该托架力学性能的分析计算结果与有限元仿真结果基本相符,表明其承载能力是合格的。     

具有复位功能的阻尼耗能支撑滞回模型与抗震性能研究

在传统磁流体阻尼器基础上提出了一种具有复位功能的阻尼耗能支撑,对传统Bouc-Wen模型进行了改进,建立了适用于阻尼耗能支撑的恢复力计算模型,并在Simulink环境下对改进的双Bouc-Wen模型进行仿真分析,将仿真结果与支撑有限元模拟分析结果进行了对比;基于OpenSees平台,对改进的双Bouc-Wen模型进行二次开发,并对采用具有复位功能的阻尼耗能支撑和普通防屈曲支撑的9层Benchmark钢框架结构模型进行了抗震性能对比分析。结果表明,双Bouc-Wen模型仿真得到的滞回曲线与有限元模拟得出的滞回曲线吻合较好,可以很好地描述阻尼支撑旗形滞回特性,具有复位功能的阻尼支撑可有效减小钢结构的最大层间位移及震后残余变形,阻尼耗能支撑结构具备良好的可恢复性。     

连续钢箱梁桥面铺装层结构应力分析

正交异性钢桥面的构造复杂,用理论算法对铺装层进行力学计算,较难得到精确的计算结果。本文利用有限元通用软件对曲线钢箱梁桥浇筑式沥青铺装层进行受力分析,将正交异性钢桥面板、铺装层作为整体,建立有限元模型,研究铺装层受力变形特点。根据钢桥面铺装层常出现的病害,并结合超载及刹车产生的水平荷载对铺装层受力的影响,提出相应的桥面铺装层破坏的综合控制指标。     

薄型烟机包装实验室测试与跌落仿真分析

目的 研究薄型烟机包装跌落状态下的变形问题,并根据测试及仿真分析结果提出整改方向和具体措施。方法 根据运输包装件跌落试验方法确定导致产品变形的跌落工况,基于Creo和Ansys Workbench软件进行产品包装件跌落仿真分析,得到产品的位移及应力分布。结果 扫频测试共振频率与模态分析固有频率一致,证明了有限元模型建立的正确性;跌落过程中能量守恒证明了分析结果的正确性;最大位移分布于滤网、蜗壳、电机上,最大应力分布于产品外壳上;实验室测试与仿真分析得到的加速度随时间的变化趋势基本相同。结论 分析产品跌落变形问题可采用实验室测试与有限元仿真分析相结合的方法,全面评价产品变形情况和应力集中现象。解决薄型烟机变形问题可通过增加衬垫、改进产品结构等方式实现。有限元模型的验证和分析过程中的能量守恒能够保证有限元分析结果的正确性。     

卷钢专用平台箱的三维建模及有限元分析

目的 针对国内外采用集装箱方式装载卷钢的现状及存在的问题,初步设计一种20 ft(1 ft=0.3048 m)卷钢专用平台箱(内部尺寸为5.9 m×2.35 m×2.393 m,门宽为2.342 m,门高为2.28 m),并分析其力学性能.方法 利用SolidWorks软件建立平台箱的三维模型,通过对其在调车冲击工况下的载荷和约束进行分析,利用Ansys Workbench软件建立有限元模型,并进行平台箱强度有限元计算.结果 得到该平台箱在最不利工况下的等效应力和位移情况.其中,卷钢支架支撑面和角件内侧壁部位出现了应力集中现象,最大工作应力值为234.01 MPa,不超出结构钢材料的许用应力(246 MPa);最薄弱环节的最大变形量为1.0572 mm,在允许范围内.结论 仿真结果表明该平台箱满足结构强度要求.     

液晶电视包装件有限元分析及优化设计

目的将有限元分析技术应用于液晶电视包装件的抗压、抗振性能分析和优化设计中。方法应用Ansys Workbench分析软件,建立液晶电视、缓冲衬垫和瓦楞纸箱的有限元模型。模拟包装件在物流运输和仓库堆码时,包装件受压时的变形受力情况,以及运输过程中的振动情况。以包装件的质量、固有频率及最大变形量为目标函数对液晶电视缓冲衬垫进行多目标优化设计。结果经过静压分析,液晶电视缓冲衬垫最大变形量为0.362 mm,包装件所受最大应力为70 339 Pa;经过模态分析,包装件的一阶固有频率为7.7471 Hz。经过优化分析,缓冲衬垫高度和顶部凹槽深度的最佳设计点分别为200.83,19.34mm,与原始设计值相比,包装件各项性能得到了显著提升。结论通过对液晶电视仿真分析和优化设计,可以对缓冲衬垫结构尺寸进行改进,降低了产品破损率同时节约材料。     

包芯线自动包装机的设计与分析

目的针对手工包装包芯线卷效率低和包装质量参差不齐等问题,设计一种最大质量为1500 kg的包芯线卷自动化包装机。方法根据包芯线卷的主要参数和包装工艺流程,结合包芯线卷在包装过程中的实际要求进行包装机的结构设计,包括包膜准备装置、热封装置、焊接系统、气压系统。结果设计出了完整的总体尺寸为3200 mm×1200 mm×2000 mm的包芯线卷自动包装机,完成了包装机模拟装配仿真、气压系统的调试。仿真结果表明,大小膜牵引器速度为0.11~0.5 m/s;关键零部件U形钩的有限元分析结果表明,最大位移发生在U形钩底部,其最大等效应力为29.871 MPa,装置的强度满足设计要求。结论总结包芯线包装目前存在的问题,从满足企业可持续化需求角度对包装机进行了创新设计与仿真优化,实现了包芯线卷自动化、标准化包装,为企业节约了人工成本。     

钢化玻璃运输包装设计与有限元分析

目的以钢化玻璃为研究对象,设计安全合理的运输包装,并对其保护性能进行有限元分析。方法选择包装材料,设计运输包装各组件的结构及尺寸,利用Pro/E建立运输包装模型,利用Ansys Workbench模型进行静态堆码载荷仿真分析、模态仿真分析、随机振动仿真分析。结果通过静态堆码仿真得到等效应力最大值发生在松木托盘处,为0.506 MPa,远小于松木的屈服极限(10.47 MPa);等效应变最大值为0.0044,换算成包装件变形为2.31 mm,小于包装件允许变形量为4.2 mm;模态仿真分析得到包装件的工作频率为42.2,44.8,51.2,52.6,69.5,69.8 Hz,避开了汽车公路运输车的共振频率2 Hz和10 Hz;在随机振动仿真分析中,包装件在y方向位移为0.037 mm,远小于包装件允许变形量。结论通过仿真分析可以判定所设计的钢化玻璃运输包装方案合理,能够在运输过程中有效保护钢化玻璃的安全。     

分析天平包装件随机振动仿真分析及优化设计

将有限元分析方法应用于分析天平包装件的模态分析和随机振动的加速度PSD分析,以获得应力分布云图和加速度功率谱密度响应曲线;对缓冲衬垫进行多目标优化设计以获得低成本高性能的缓冲结构。在Solidworks中建立有限元模型,用Ansys Workbench进行动力学仿真,分析包装件运输过程中的变形和振动情况,找出缓冲衬垫的薄弱点,以响应加速度、最大变形量和包装件质量为目标函数对分析天平缓冲衬垫进行响应曲面优化设计。经过响应曲面优化分析,优化值与初始值相比,包装件各项性能得到了提升。通过对分析天平包装件的仿真分析和优化设计,可以对缓冲衬垫结构尺寸进行改进,降低产品运输途中的破损率,并实现缓冲结构轻量化。     

基于模具-制件相互作用的复合材料制件固化变形数值模型

针对复合材料制件在成型过程中的固化变形这一关键技术问题,通过在模具与复合材料制件之间引入剪切层的方法,建立了预测复合材料制件固化变形的解析计算模型和有限元仿真模型。剪切层的剪切模量用来衡量固化过程中模具与复合材料制件之间的相互作用,其数值大小通过与实验数据进行比对而得到。基于建立的固化变形模型,与文献中已有的实验结果进行了比较。结果表明:所建立的模型具有较高的可靠性。同时针对L型复合材料制件建立了三维有限元仿真模型,模型中除考虑材料各向异性和化学收缩效应以外,还将成型过程中模具与复合材料制件间的相互作用考虑在内。模拟结果表明:引入模具作用后L型零件的固化变形预测结果更加准确。      

基于厚度和应变映射方法的成形和抗凹性能联合仿真

为提升汽车板抗凹性能仿真精度,开展了成形和抗凹性能仿真研究。首先,利用模具将HC180BD+Z板料冲压成两种应变量的试样,然后利用半球形钢制压头以10 mm/min速度对试样进行加载,获得试样初始刚度和失稳凹陷载荷;其次,利用Ls-dyna进行成形和抗凹性能仿真,不考虑成形因素的影响下,初始刚度和失稳凹陷载荷仿真误差<10%,通过采用厚度和应变映射方法后,初始刚度和失稳凹陷载荷仿真误差<5%;最后,对比分析了厚度和应变映射对初始刚度和失稳凹陷载荷仿真结果的影响。研究表明：初始刚度与材料厚度相关,而失稳凹陷载荷与材料厚度和屈服强度相关;通过采用厚度和应变映射方法,能有效提升抗凹性能仿真分析精度;各向同性硬化模型高估了失稳凹陷载荷,采用各向同性和随动混合硬化模型能获得更好的仿真结果。     

Pesmel 全自动钢卷包装生产线工艺研究分析

主要阐述了国际上比较先进的Pesmel 全自动钢卷包装生产线的包装工艺、工作原理,以及其先进的包装设备,并研究了其在国内的实用性,为国内的钢铁企业在钢卷包装工艺的发展提供一定的借鉴和参考。     

基于模糊神经网络PID的卷材纠偏控制

目的为了提高卷材边缘的整齐度,提升包装产品质量,降低包装材料损耗。方法分析卷材放卷过程中跑偏的原因,在分析放卷纠偏系统数学模型的基础上,提出一种模糊神经网络PID的纠偏控制器以实现复杂的卷材放卷系统参数自调整以及优化。结果仿真和实验结果表明,模糊神经网络PID具有更快的响应速度,超调量更小,纠偏控制精度达到±0.5 mm。结论所述控制方法能够明显降低软性包装材料跑偏误差,大大提高了产品包装质量。     

基于流固耦合的钢桶跌落仿真及结构优化

目的 为了实现钢桶轻量化设计,对考虑流固耦合的钢桶进行跌落仿真分析,在保证其抗跌落性能的条件下,对钢桶关键结构进行优化设计。方法 以210 L钢桶为例,利用Ansys Workbench建立有限元模型,进行垂直跌落、棱跌落和角跌落等3种工况下的仿真分析;建立优化设计模型,进行多目标优化设计。结果 得到钢桶在3种工况下的总变形量和等效应力情况,并发现钢桶跌落时的薄弱位置位于底部和环筋处,且在角跌落工况下受到的总变形量和等效应力最大;通过改变钢桶的壁厚和环筋距离进行多目标优化设计,得出优化设计点,当壁厚设置为1.1 mm,环筋位置对称且均为233.17 mm时,能够减小钢桶的重量并保证其抗跌落性能。结论 通过对钢桶进行跌落强度流固耦合仿真分析和多目标优化设计,获得满足结构强度、减少材料用量的优化结构,降低了包装成本,为包装产品轻量化设计提供理论支持和设计参考。     

Fabrication and optimization of combined open-and-closed-type cellular metals

A model of an open-and-closed-type cellular metal was designed with 3D software, and samples with the expected structures were fabricated from stainless steel using machining and electric resistance welding techniques. Then, quasi-static compression experiments were carried out to evaluate the deformation mechanism. The compressive stress–strain curves of the samples exhibited two stages of discontinuous elastic deformation with a stage of plastic deformation between them, which is disadvantageous for practical applications. In order to optimize the structure, finite element method (FEM) analysis in which pressure was applied to the model was performed to obtain the stress distribution and deformation behavior of the samples and identify their weak regions. On the basis of this FEM analysis, a new model was proposed, and its improvement on the old structure was verified by FEM analysis and the test results for new samples.     

钢卷包装中周向内捆带及卷眼捆带的力学性能分析

根据钢卷包装中捆带的捆扎方式,建立了周向内捆带和卷眼捆带的物理模型,应用材料力学、弹性力学等相关理论知识对其捆扎力进行研究分析,得出了捆带最终拉力与初始打捆力之间的关系,以及周向内捆带所受最大约束反力的计算公式,并在此基础上得出了改进钢卷包装效果的方法。     

Influence of material properties and stamping conditions on the stiffness and static dent resistance of automotive panels

The use of thinner sheets and the introduction of new materials has meant that the stiffness and dent resistance of exterior panels has become more focused in the automotive industry during the last years. The objective of this study was to investigate the influence of material choice and the effect of varying stamping process conditions on the stiffness and static dent resistance of automotive panels. The experiments were performed on a double-curved panel. Four different materials were included in the study: an aluminium grade, a mild steel, a high-strength steel and a stainless steel. For each material, two different stamping-process conditions were adopted to obtain different strain, stress and thinning distributions in the panels. The same stamping process conditions were applied to all four materials. It can be concluded that the material grade significantly influences the static dent properties. The high-strength steel showed considerably better dent resistance than the other materials. The aluminium panels had slightly better dent resistance than the mild steel panels, although having much lower stiffness. The stainless steel grade had the lowest dent resistance, despite its high yield stress. An effect of the stamping process conditions was also found. Increased blankholding, with consequent increased strain levels in the panels, was generally beneficial to the static dent resistance. The experiments show very little scatter, indicating that the testing methodology developed worked satisfactorily.     

Influence of a Thick Stainless Steel Shell on the Field Waveform of a Pulsed Magnet

The coupling between a pulsed magnet coil and a coaxial stainless steel shell has been modelled by means of PMDS and ANSYS. The cylinder increases the equivalent resistance and reduces the equivalent inductance in the circuit, resulting in a decrease of peak field by up to 5%. Experiments have been carried out for a 10 T coil with and without the steel shell at room temperature. The results are in good agreement with the simulations.     

基于计算机辅助创新技术的瓷碟包装结构设计

介绍了计算机辅助创新技术的理论基础TRIZ及相关技术,阐述了计算机辅助创新软件的发展和体系构成。通过瓷碟包装的市场调研,以Pro/innovator 6.0为平台,建立了瓷碟包装的系统模型。利用TRIZ理论对瓷碟包装模型进行了系统分析、问题分解及求解等,经综合分析得到了瓷碟包装结构的创新设计,实现了瓷碟包装保护产品、便于携带的功能,同时具有实用美观的外形。