基于有限元仿真的车身覆盖件冲模设计

对车身肉围板进行了冲压结构工艺性分析和模具结构设计,通过对产品冲压过程的模拟仿真,优化了冲压过程工艺参数和冲模结构,以防止起皱、拉裂和回弹等不良现象的产生,并对关键部件在冲压最大受力时刻进行了结构静力分析,以确定结构的受力变形和应力分布,通过分析评定模具结构设计的合理性。     

基于响应面分析法的开式预弯机轻量化设计

针对一款公称力为22000 kN的开式液压预弯机,在生产前检测其机身结构设计是否满足变形与应力的要求,并且在此基础上降低安全系数以优化结构和进行轻量化设计,将其三维模型进行一定简化。在有限元分析软件ANSYS-Workbench中对预弯机进行静力学分析,确定最大变形量和应力集中分布的结构位置。将对预弯机最大应力影响较大的上横梁焊件和基座焊件的侧板及筋板等4个结构尺寸设为参数,以质量最小为优化目标,约束最大应力和最大变形以及结构尺寸,建立目标函数的优化数学模型。以响应面分析法对预弯机进行轻量化设计,通过中心复合设计产生49组实验数据,筛选和优化后结果显示预弯机质量减轻8330 kg,应力与变形满足设计和材料要求。     

CP4研抛晶片时非均匀性和材料去除速率研究

建立了CP4研抛晶片时,晶片上任一点相对于研抛盘的运动方程。通过对其运动轨迹的分析,建立了工件材料研抛非均匀系数的函数模型和相对研抛材料去除速率的函数模型。运用Matlab软件,模拟分析了各个参数变化对研抛非均匀系数和相对研抛效率的影响。结果表明:对材料去除效率影响最大的参数是偏心距e的大小,其次是从动系数λ1;对晶片非均匀性影响最大参数是从动系数λ1,其次是偏心距e;当λ1=1,λ20.3,e取工艺允许的最大值时,工件研抛的均匀性最好。     

1000kN模具研配压力机机架有限元分析及优化设计

利用Cosmos Works对模具研配压力机的机架进行了有限元静力分析,求出了机架的应力和变形分布情况。根据静力学分析结果,对整个机架进行结构参数优化设计,使机架重量减少了9．28％,获得了良好的结构参数。对模具研配压力机框架式机架的设计提供了新的思路和方法。     

注塑机定模固定板的有限元分析与拓扑优化设计

合模机构的定模固定板为注塑机重要零件，基于某型注塑机的定模固定板开展了仿真分析及拓扑优化设计。通过对定模固定板结构进行建模、简化，并依据实际工作状态对结构进行有限元仿真分析，根据分析结果对结构进行拓扑优化和相应的刚度与强度的讨论与比较。结果表明，在满足某型注塑机的工作时变形和应力的条件下，定模固定板可实现拓扑优化，减轻质量10%左右。     

电动自行车电池外壳铝型材挤压模结构优化设计

针对某电动自行车电池外壳铝型材零件,进行热挤压模结构设计和优化,逐步提高型材出口流速均匀性和减小模具所受应力。基于专用铝型材热挤压成型模拟平台Inspire建立稳态挤压有限元模拟模型,采用流速均方差表征型材出口流速均匀性,通过分析型材流速均匀性和模具最大应力值确定模具结构优化策略。采取取消入料口下沉、增加分流孔、加入导流模3种措施进行优化,获得了最优的模具结构方案。模拟分析和试模料头结果显示,对于矩形框铝型材,增加分流孔个数与加入导流模可以减小模具所受应力,改善型材出口流速。     

卧式加工中心床身蜂窝状支撑结构设计与优化

提出采用蜂窝状支撑结构对卧式加工中心床身进行性能优化的思路,即将床身原有支撑结构改为蜂窝状结构,并对各性能指标与原结构进行比较,分析优化效果。利用参数化建模方法,分析蜂窝状结构胞单元参数、排布方式、排布密度与床身一阶固有频率、质量、静变形、等效应力之间的关系,得到蜂窝状结构对床身最佳优化效果。利用响应面法建立参考数学模型设计改进方案,用灰色关联法对计算结果处理分析,并采用熵权法改进灰色关联法,使得其成为一种适于床身优化方案选择的评价标准。以我国西北某机床厂生产的某型卧式加工中心床身优化为例。选择蜂窝胞单元边长与筋板厚度为设计变量,利用ANSYS Workbench进行参数化设计,采用MATLAB软件进行数据处理和灰色关联法分析选出最佳优化方案。结果表明,优化后的机床床身各性能指标得到大幅度地提升。床身一阶固有频率提高约24. 1%,床身质量减轻约7. 4%,静变形降低约26%,等效应力减小约35. 1%。     

不锈钢板翅结构蠕变的有限元分析

基于有限元软件ABAQUS,利用Norton蠕变本构关系及镍基钎料BNi-2和不锈钢母材SS304在600℃的蠕变参数,对不锈钢板翅结构进行蠕变有限元分析,预测其在高温环境下服役105h的应力、应变分布规律和危险位置.利用有限元分析获得了板翅结构在钎焊过程中产生的残余应力的分布规律,讨论了残余应力对蠕变变形的影响.结果表明,由于钎料和母材力学性能参数的不匹配以及钎焊夹具的约束作用,产生了较大的残余应力,对板翅结构的蠕变变形产生较大影响,故在板翅结构的高温强度设计中,残余应力不可忽略.钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生裂纹,成为最薄弱的环节.     

人体下肢动力外骨骼的设计与分析

针对日益加重的人口老龄化问题,采用动力外骨骼技术,设计出一种用于辅助老年人生活的服务型机器人——人体下肢动力外骨骼,通过Workbench对髋部支撑连杆和大腿杆件进行了拓扑优化和多目标参数优化,重新对其结构进行了设计,分析了3种不同站立姿态的变形和应力,可知膝关节附近的结构设计对下肢动力外骨骼装置的力学性能具有非常明显的影响,在设计时需重点考虑,研究结果为下肢动力外骨骼装置的结构设计和改进提供了新的思路和理论依据。     

缸梁一体式压力机变形及应力分析

概述了缸梁一体式压力机的结构、原理和特点.分析了51.9MN主机上球冠的弹性位移,在不考虑机身或立柱弹性变形的前提下,上球冠变形的数量级为1 mm左右,与同吨位传统三梁四柱式液压机的变形数量级相当.文章以10.5MN主机为对象,采用有限元方法,分析并获得了主机结构的应力分布,提出了改进结构设计的思路.     

基于ANSYS的空心铝合金型材挤压过程数值模拟及优化设计研究

在铝型材挤压生产过程中,模具结构参数的设计及工艺参数的选择直接影响铝型材的质量。采用有限元的ANSYS软件对某高速列车车壁复杂薄壁空心型材的挤压过程进行了数值模拟,系统地研究了铝材在模具型腔内的流动规律和变形机理,获得了模具结构参数和工艺参数对挤压成形过程的影响规律。通过分析,提出了增设阻流坎和二级焊合室的优化设计方案。经过对比试验,发现优化后的模具结构有效地解决了初始模具中的速度分布不均的问题,其所生产的铝型材截面上的应力分布和温度分布更加均匀,焊缝质量比用初始模具生产的型材的焊缝质量有明显的改善。     

自卸车侧厢板交汇结构焊接的应力分析与结构优化

采用ANSYS软件对自卸车侧厢板的横竖槽钢交汇处的焊接过程进行了数值模拟,得到了交汇处的焊接应力和变形。为减小交汇处的焊接应力,提出了"预凹变形"的焊接结构优化方案,并进行了模拟。将焊接优化方案应用于实际生产中,减少了后期矫正量,使得车厢的整体质量与外观效果均获得了明显的提升。     

6063铝合金焊接接头及部件大变形力学行为研究

本实验重点针对一类铝镁合金6063板件研究了熔化焊接头的不均匀大变形力学行为.利用微冲压试验结合有限元反向迭代计算对焊接接头中从焊缝到母材的不均匀力学性能进行了表征,获得不同微区内材料真应力应变关系.分析了焊接接头不均匀大变形演化规律.在此基础上对该类铝合金薄壁管件的轴向压缩行为进行试验和数值计算,讨论了结构参数、载荷条件等对焊接结构变形和断裂行为的影响.建立了接头的有限元计算模型.     

基于Ansys Workbench六面顶压机优化分析

通过Ansys软件建立有限元分析模型并进行静力分析,得到了金刚石压机结构在工况下的应力分布及变形情况。其次,将分析模型转换成参数化模型导入到Ansys Workbench中,通过对铰链梁结构特点和受力情况的分析,以零件体积和应力较大处的应力值为目标,选择其主要的结构尺寸(如缸底圆弧R、凸耳宽度H等)为设计变量,对R和H进行优化设计。结果表明:缸底圆弧R的大小直接影响底部应力的大小,随着R的增大,底部应力逐渐减小,但当R增大到70mm以后,应力基本不变。凸耳宽度加大,应力减小,但体积相应增大。倒角D、d对应力影响很小,但对体积影响不可忽略。     

拉伸模结构设计

在相同材质条件下采用不同的孔型设计,拉伸模产品使用寿命相差甚远。因此,改进孔型设计是提高拉伸模具使用寿命的一条重要途径。采用ANSYS力学结构理论,以11-2.3、11-2.8、13-6.7、13-7.7型四种拉伸模结构为设计参考基准,计算拉伸模主要结构参数变化时,拉伸模各部位的应力、应变及位移变化,根据拉伸模结构有限元数值分析中关于各种参数对拉伸模结构变形和应力状态的影响规律,优选结构参数,以减小单重为目标,获得最优的拉伸模结构设计。     

板厚对P70货车端墙焊接变形影响的数值模拟

采用固有应变有限元方法,求得整个端墙焊件的变形和残余应力,在不同板厚下比较端墙结构的焊接变形量大小。随着板厚的增加,P70货车端板焊接变形量减小,可以通过改变板的厚度来改变端墙结构的变形量。     

偏心螺母的多工位冷镦成形工艺数值模拟及优化

对偏心螺母进行工艺分析,提出了两种不同的工艺方案,并基于Deform-3D对两种冷镦工艺方案进行数值模拟。对比分析了两种方案成形过程中应力应变分布以及载荷行程曲线的变化规律。通过优化工艺及模具结构使得多工位冷镦过程中各工位模具承受的载荷值较小并且分布均匀。经仿真分析以及实验验证证明,通过第2种工艺方案生产出来的偏心螺母表面质量较好,填充饱满,无裂纹、折叠等缺陷,采用该工艺方法更适用于零件的大批量生产。     

铁液脱硫搅拌器的热-结构耦合分析与优化

针对某炼铁厂脱硫搅拌器服役寿命短和设计周期长等问题,从降低耐火材料最大应力值和提高寿命的角度出发,采用正交试验法进行结构优化。基于有限元软件对正交试验设计的方案进行热-结构耦合应力场分析,得到各组方案下搅拌器耐火材料的最大应力值,通过极差分析获得了最优的参数组合及各个参数不同水平对最大应力值的影响程度,顺序从大到小为:迎铁面偏移角、叶片过渡圆弧半径、背铁面偏移角、叶片直径、叶片端面倾角。结果表明,优化后的搅拌器耐火材料最大应力值由优化前的56.22 MPa减小为35.66 MPa。正交试验法能为提高搅拌器寿命和优化设计提供理论指导。     

拉深模压边圈轻量化拓扑优化设计

为了验证压边圈减轻孔开设的形状和减轻质量效率是否合理,采用ABAQUS软件的tosca模块对其进行拓扑优化分析,通过最小化应变能响应和移除不同的体积目标约束,获得了优化后的形状、应力和变形位移大小,指出了实际减轻质量设计的不足,同时为汽车模具压边圈及其他部件结构的轻量化设计提供了理论依据。     

柴油机气缸盖罩成形模具设计与分析

为了降低柴油机气缸盖罩的成本，使用板件替代原先的铸铝件。根据气缸盖罩的结构和使用要求，对其进行板件成形工艺分析与冲压模具结构设计，采用计算机仿真技术模拟其成形过程，并根据模拟计算结果，改变坯料尺寸及形状、压边力和凸凹模圆角半径等工艺参数，实现工艺方案与工艺参数的优化设计，重点介绍拉深成形模具的设计。