基于离散元-有限元耦合生物质成型模具寿命分析北大核心CSCD

以沙柳细枝颗粒为生产原料,对环模成型机进行综合分析,并根据环模成型机的实际攫取物料工况,建立环模成型机的动力学仿真模型和物料离散元模型,利用ADAMS与EDEM对沙柳细枝颗粒的攫取过程进行DEM-MBD联合仿真,解决单一软件EDEM仿真压辊不能依靠摩擦力转动的问题,使仿真结果更加接近实际情况,并对仿真结果进行分析。结果表明:当环模转速为3~5 r·s^(-1)时,颗粒所受最大压力随着环模转速的增加而增加,而当环模转速增大至5 r·s^(-1)后,颗粒所受最大压力随着环模转速的增加而减小。将离散元与有限元进行耦合,对环模成型机的应力和变形进行分析,结果表明:环模和压辊的最大变形量分别为0.550760和0.42516 mm,最大等效应力分别为79.0710和32.6810 MPa,均发生在环模与压辊的最小间隙处。使用Ncode Designlife疲劳分析软件分析环模和压辊的疲劳寿命云图,结果表明环模较压辊更容易发生疲劳破坏。     

基于流固耦合的脱硫搅拌器振动特性分析

针对由流体引发的脱硫搅拌器振动问题，以常规三叶搅拌器为研究对象，采用基于单向流固耦合的模态分析方法，对流体作用下的搅拌器进行模态分析。通过分析搅拌器在流体作用下的应力和变形情况，对搅拌器最大等效应力部位进行谐响应分析。结果表明：铁水罐内最大流速位于搅拌头附近区域流体，最大速度为1.2 m/s；最小流速位于铁水罐内罐壁附近区域流体，最小速度为0.1 m/s；流固耦合作用下搅拌器最大等效应力出现在搅拌轴和搅拌叶片连接处，数值为 2 299.6 Pa；当激励频率为1阶和3阶固有频率时，搅拌头的振动响应分别达到峰值；当激励频率为260 Hz时， y、z方向的位移峰值分别达到0.001 6、0.000 3 mm；当激励频率为1 800 Hz时， y、z方向的位移峰值分别达到0.006 3 、0.002 2 mm。     

振动时效消除大型机床床身残余应力的研究

使用有限元软件Ansys Workbench对机床床身进行模态分析,确定了激振频率、支撑点、激振点等工艺参数。对床身进行谐响应分析,得到床身在固定激振力作用下的动应力大小。结果显示,当激振力为40 kN时,床身产生的动应力符合振动时效要求。根据模态分析和谐响应分析得到的振动时效工艺参数,对机床床身进行振动时效试验。利用盲孔法对振动时效前后床身的残余应力进行测量,振动时效后床身的残余应力明显减小。     

基于ANSYS Workbench六自由度工业机器人动态特征分析

为了研究一种六自由度工业机器人的动态特征,应用SolidWorks软件建立实体模型,简化模型后基于ANSYS Workbench 环境建立了机器人有限元模型,对机器人进行了模态分析,得到其前十阶固有频率和振型。为了解各阶频率对机器人动态载荷的响应情况,对机器人进行了谐响应分析,得到机器人关键部位沿着x、y、z方向在频域的位移谐响应曲线。分析数据表明,机器人的第4阶和第8阶固有频率对其动态性能影响最大。对六自由度工业机器人进行了随机振动响应分析,获得了机器人各节点在随机激励作用下的振动响应情况,分析数据为机器人控制提供了重要的参考依据。     

基于ABAQUS的三轴立式镗铣加工中心动态特性分析

以辛辛那提750为例,研究三轴立式镗铣加工中心的动态特性,根据有限元模型分析方法建立模型后进行模态特性分析机床各阶振动模态的特点,找到了机床结构上薄弱环节;在此薄弱环节上选取一点进行谐响应分析,计算出机床上最大激振力误差以及相应的特征频率。结果表明:机床结构的主轴箱位移量较大,激振力频率与机床结构第十阶固有频率接近时容易发生共振。     

快锻油压机高压管道的振动分析

针对80kN快锻压机管系振动问题,分析了压力管道振动原因,采用有限元方法,重点对高压管段进行了模态分析与谐响应分析;为避免管道结构共振,分析了增加管夹支承及改变支撑性质对管道振动频率、应力、应变的影响.同时考虑了存在预应力管道的模态分析,得出预应力的存在会使管道固有振动频率略微增加.通过对高压管道进行了流场分析与单向流固耦合作用下动力学分析,获得了管道中流体速度、压力的分布规律与应力、应变云图,得到管道动态力作用下的危险部位,分析结果对快锻压机管道结构设计具有一定理论与实践意义.     

基于DEM与MFBD双向耦合生物质成型模具疲劳寿命分析

根据环模成型机的实际攫取工况,考虑环模与压辊和物料间存在大量接触和碰撞的非线性力学行为,采用FFlex法建立柔性体动力学模型;建立环模成型机的DEM-MFBD双向耦合的模拟仿真模型,使结果更加接近实际情况。采用正交试验,分析环模转速、模辊间隙、颗粒粒径对颗粒所受压力的影响。结果表明：各因素对试验指标的影响按大小次序排列应当是最小模辊间隙、颗粒粒径、环模转速。分析不同参数对环模最大扭矩的影响,结果表明：环模转速在5～6 rad/s时,环模所受最大扭矩随着环模的转速增加而增加,而环模转速增加到6 rad/s后,环模所受最大扭矩随着环模转速的增加而减小;在颗粒粒径为2～2.4 mm时,随着颗粒粒径的增加,环模最大扭矩也不断增大。将EDEM-RecurDyn耦合得到的数据结果导入到Durability模块进行疲劳寿命分析,结果显示,环模比压辊更容易出现疲劳破坏。     

基于灵敏度分析的工业机器人动态优化设计

建立了6自由度工业机器人的有限元模型,通过对该有限元模型进行模态分析和谐响应分析,得到模态参数、振动位移和应力云图,确定了影响工业机器人动态性能的关键模态频率和薄弱环节应力,并以此作为优化目标,对主要结构参数进行灵敏度分析,得到对频率和应力敏感而对质量影响不大的结构参数,从而确定工业机器人动态优化的设计变量。最后,以灵敏度分析得到的结构参数为设计变量进行优化设计,得出了最优方案。分析表明,经过该动态优化方法,工业机器人质量仅增加0.3%,薄弱环节最大等效应力降低了22.8%,一阶固有频率增长了8.5%,保证质量基本不变的前提下,改善工业机器人结构的动态特性和力学性能,为工业机器人动态优化设计提供理论依据。     

车体振动模态对疲劳强度的影响分析

铁路运输车辆不断朝着高速以及轻量化方向发展,车体承受着复杂的交变载荷,极大地增加了车体结构疲劳断裂的风险。为探究车体结构振动对车辆结构安全性的影响,利用ANSYS Workbench进行车体模态仿真计算。结合服役环境下动车组车体运行模态测试数据,提取出车体1阶菱形(8~9 Hz)、1阶垂弯(12~13 Hz)、1阶横弯(15~16 Hz)及1阶扭转(17~18 Hz)模态频率,对车体有限元模型进行对比修正。利用雨流计数法对部分实测载荷谱数据谱进行处理,得到载荷谱雨流计数矩阵。在模态分析的基础上进行谐响应分析,得到上述不同模态频段范围内的频率响应函数,结合nCode疲劳仿真软件对车体疲劳强度进行仿真计算,得到不同频段范围内车体的疲劳损伤;采用Miner线性累积疲劳损伤理论对仿真计算结果进行疲劳损伤评估,结果表明:车体1阶菱形模态(8~9 Hz)附近频段对车体造成的损伤最大,其损伤位置在车钩与枕梁交接处附近。     

切削负载下磁悬浮电主轴系统的振动响应分析

针对切削载荷下机床加工主轴的振动响应直接影响数控机床的加工精度问题,以FGAMB公司生产的磁悬浮内螺纹铜管加工主轴为研究对象,通过建立该磁悬浮加工主轴的动力学模型结合切削载荷下主轴的振动响应模型,基于ANSYS Workbench软件对磁轴承-转子系统进行了模态分析,从而计算出前6阶的固有频率和主振型,进而通过谐响应分析,确定了加工过程中主轴系统所受激振力的危险频率范围和幅频特性,得出主轴系统发生共振时可能产生的最大振动幅值。仿真结果表明,当工件满足GB/T 20928-2007加工精度要求时,激振力的频率应控制在[224,680]Hz,加工速度控制在[13440,40800]r/min。     

流固耦合下金属波纹管应变及模态分析

以S形金属焊接波纹管为研究对象,针对密封腔流体及预应力耦合激励诱发波纹管振动失效问题,建立了机械密封的耦合模型;对比分析流体和预应力对波纹管模态的影响,得到了波纹管在不同工况下的振型、自振频率和等效应变。结果表明:波纹管模态在外部流场作用下变化较明显,预应力几乎不影响波纹管固有频率;流场压力恒定时,增大转速和预应力,波纹管等效应变减小;随着流体进口压力增大,波纹管的最大等效应变和应力增大。研究结果为机械密封失效机制和波纹管结构优化设计提供了理论依据。     

三自由度并联机床动力学响应研究

为了优化机床结构,提高整机静动态性能,针对一种三自由度并联机床进行了动力学响应研究。应用三维建模软件,建立了该并联机床整机的几何模型,依托有限元分析软件ANSYS Workbench建立了整机有限元模型,对其进行了模态分析,得到了机械结构前20阶固有频率和振型,分析结果表明,机床低阶频率偏低。为了研究机床各阶频率对动态载荷的响应情况,在模态分析基础上对整机结构进行了谐响应分析,得到了动平台与万向铰链沿着空间各个方向的位移响应曲线,指出了机床第3阶和第8阶固有频率对机床的动态性能影响最大,支链和万向铰链是影响机床动态性能的关键结构件。为了了解并联机床抵抗冲击载荷能力,对整机进行了瞬态分析,得到了机床动平台位移、速度时间响应曲线,以及支链在冲击载荷下的平均应力变化情况。所有动态响应分析数据为机床结构优化提供了理论依据。     

基于ANSYS的制粒机模孔参数分析及优化

环模作为制粒机的重要组成部件,影响制粒机的制粒效率和成型质量。本文针对目前市场上常见的环模模孔参数,应用ANSYS有限元分析软件进行数值模拟,利用正交试验研究了压缩比、模孔直径、模孔锥角以及模孔深度4种环模模孔参数在挤压过程中对模孔内壁等效应力的影响。确定了环模模孔的最佳参数,为环模结构优化提供了依据。     

三自由度并联机床动态有限元分析

对并联机床进行动态性能分析有着重要意义。应用工程分析软件,建立了一种三自由度并联机床整机的有限元模型,对整机进行了模态分析,提取了整机前十阶固有频率和振型。为了解各阶频率对机床动载荷的响应情况,在模态分析的基础上对整机进行了谐响应分析,得到了动平台、球铰、滑鞍等关键部位的频率位移响应曲线。分析结果表明,机床的第2阶和第4阶固有频率对机床动态性能影响最大。球铰结合部为机床结构中薄弱环节,由此提出了机床结构优化设计建议,将球形铰链更换为虎克铰链,从而提高了机床的动态性能。     

汽车纵梁数控平板冲孔机焊接床身动力学分析

汽车纵梁数控平板冲孔机焊接床身作为汽车纵梁数控生产线的重要组成部分,振动破坏是焊接床身的主要失效形式之一。为了研究平板冲孔机焊接床身的动态特性,利用ANSYS软件对焊接床身有限元模型进行了模态分析,得出焊接床身固有频率和振型。根据模态分析结果,确定了谐响应频率分析范围,进而对焊接床身进行谐响应分析,得到了幅值-频率响应曲线,确定了对床身动态特性影响最大的固有频率,为床身的结构设计和优化提供一定的理论依据。     

基于ANSYS的导盲机器人底盘有限元分析

机器人底盘作为导盲机器人的基础部件,需要保证其稳定性和可靠性。利用SolidWorks建立底盘结构三维模型,然后导入ANSYS Workbench中对底盘模型进行静力学分析、模态分析和谐响应分析。静力分析结果表明底盘受到的最大应力为37.813 MPa,计算得到安全系数为5.4,底盘结构的强度满足要求;模态分析得出底盘结构的各阶固有频率和振型,根据底盘结构的固有频率选择符合要求的电机,避免底盘在驱动电机的激振作用下发生共振;谐响应分析得到减震支架发生共振的频率、共振幅值,为机器人底盘结构的进一步优化设计提供理论依据。     

基于形貌优化的高耐撞性电动汽车一体式电池箱设计

为了提高纯电动车电池箱体的整体结构性能,针对某款一体式电池箱进行了结构优化设计,利用有限元方法对其在跌落过程中所受的应力和变形情况进行了分析;同时对其进行了模态分析。根据分析结果,以一阶模态振动频率为约束条件,以质量最小为目标函数,对一体式电池箱上盖进行了形貌优化;将优化后的模型重新做了对比分析,结果表明,优化后电动汽车电池箱的性能得到了显著地提高,在质量基本不变的情况下,最大应力降低了10. 65%,最大变形降低了32. 34%,一阶模态提高了107. 26%,避开了路面及驱动电机的主要振动频率,证明了形貌优化方法的有效性。     

内螺纹复合振动挤压成形过程数值模拟

利用DEFORM-3D软件建立内螺纹复合振动挤压有限元模型,对其成形过程进行数值模拟。通过仿真模拟,得到振动挤压内螺纹的牙形,再现了复合内螺纹振动挤压三维成形过程。同时,可以分析内螺纹成形过程中的等效应力应变和金属流动速度场的分布规律。通过比较振动挤压与普通挤压的扭矩,得出振动挤压的扭矩明显减小。     

基于DEFORM的飞壳内棘齿冷挤压凹模设计

采用有限元软件DEFORM_3D模拟飞壳内棘齿冷挤压成形过程,根据对单层凹模应力分析得到的结果设计了棘齿冷挤压成形的双层组合凹模,并通过对预应力组合凹模数值模拟分析,获得内棘齿成形条件下的挤压模具应力应变分布,得出组合凹模的最大等效应力比整体式凹模的低得多,模具强度得到了较大提高,最终合理设计了模具。     

轻载装载机变速箱振动特性分析与试验

为了给装载机变速箱减振降噪提供依据,通过集中参数和有限元法相结合的方式对变速箱进行振动分析。综合考虑液力变矩器激励、齿轮系统内部激励等因素,建立装载机变速箱传动系统的弯-扭耦合动力学模型,求解得到各轴承的动态支反力;建立箱体有限元模型,进行模态分析,以轴承动态支反力为激励,在模态的基础上进行箱体谐响应分析,得到箱体在激励下的振动响应,选择箱体表面的振动测点,分析测点的振动加速度,找到并分析振动峰值及对应振型;最后进行变速箱振动试验,验证仿真的正确性。结果表明：传动系统的激励主要集中在输入和输出平行轴齿轮处,传动系统和箱体振动的峰值频率均和齿轮啮合频率相近,变速箱箱体振动较大的位置位于箱体的底部。试验与仿真对比,试验中存在和仿真相近的峰值频率,仿真和试验所得的振动加速度均方根误差值小于20%,验证了仿真的正确性。