上下料桁架机器人仿真研究

基于SolidWorks-Workbench平台,通过SolidWorks建立桁架机器人三维实体模型,利用Workbench对桁架机器人的两种典型工况进行静力学分析,并在此基础上对桁架机器人进行模态分析,提取出桁架机器人的固有频率和振型,从而可通过调节机器人的运行速度来使其激振频率尽量远离结构的固有频率而避免发生共振。仿真结果表明:典型工况一的最大变形量为0.69 mm,典型工况二的最大变形量为0.26 mm,两种典型工况的最大变形量均满足在1 mm以内的工程技术要求,且桁架机器人的最大应力值为36.52 MPa,远小于许用应力220 MPa,因此桁架机器人均满足刚度、强度要求。同时对桁架机器人最危险位姿进行疲劳寿命分析,研究表明其最小寿命为1 500万次,即持续工作时间约为7.1年,超过5年的设计使用寿命。通过对上下料桁架机器人两种典型工况进行FEA分析,验证了桁架机器人的动静态特性的合理性,为这类产品的结构设计和疲劳优化设计提供了理论参考。     

锻压设备橡胶隔振器疲劳寿命研究

针对锻压设备橡胶隔振器的疲劳寿命问题,测试了锻压设备工作过程中的冲击载荷,进行了橡胶材料的力学特性试验,构建了橡胶隔振器的有限元模型,研究了最大静载工况下橡胶隔振器的应力分布规律。并根据橡胶材料的S-N曲线,预测了橡胶隔振器的疲劳寿命。结果表明:在最大静载工况下,橡胶隔振器的最大应力为4.35 MPa,主要集中在球墨铸铁承压板的上表面,承压板屈曲应力为250 MPa,远大于橡胶隔振器的最大应力,不会发生疲劳破坏。橡胶部分的应力值相对较小,其最大应力主要集中在上下边缘位置,约为1.44 MPa。橡胶隔振器首先在静应力较大的位置发生疲劳破坏,其疲劳寿命为3589219次,疲劳寿命大于橡胶隔振器使用要求的300万次。     

压铸镁合金摩托车车架的受力分析

对渝安XGJ150-23越野摩托车车架进行结构再设计,在满足强度、刚度要求下,将钢结构车架设计成适合压铸工艺的镁合金车架,并抽象建立了车架的简化力学模型;然后在摩托车3个极限服役工况下,对车架的最大应力应变进行了有限元分析和校核,结果显示车架在最大负载下的最大应力值为59MPa,应变最大值为1.38mm,远低于材料的许用应力,满足安全使用的要求。     

内燃机车主发电机机座疲劳寿命预测

以铁路车辆使用的某型号主发电机机座为研究对象,利用ABAQUS对发电机机座进行有限元仿真分析。根据实际工况和设计要求,对机座进行静强度评估;参照国际焊接学会焊接疲劳评估标准及EN15085欧洲铁路标准,分别利用热点应力法和等效结构应力法计算发电机机座危险焊缝的疲劳强度与应力因数,并将结果进行对比。结果表明:在极限工况下,机座内最大Mises应力小于机座材料的屈服强度,机座满足静强度要求;在冲击和停机两种工况下,机座危险焊缝的热点应力最大应力变化范围小于该形式接头对应S-N曲线的截止疲劳极限,机座的疲劳强度满足设计要求;利用FE-SAFE提取机座危险焊趾处的结构应力,通过等效结构应力法计算得出的危险焊缝疲劳寿命满足设计要求;对比两种方法得出的应力因数,在焊接结构较为复杂时,等效结构应力法可以更高效和准确地预测焊接结构的疲劳寿命。     

兆瓦级风电轮毂球铁高周疲劳寿命研究

为了获得MW级风机轮毂QT350-22LT的高周疲劳寿命.通过拉-拉高周疲劳试验获得其疲劳极限,并通过数值模拟的方法确定QT350-22LT是否能够作为轮毂材料.疲劳试验在PW3-10程序控制高频万能疲劳试验机进行,采用实际生产的附铸试块进行拉-拉高周疲劳试验.试验结果表明:获得的兆瓦级风电轮毂QT350-22LT的疲劳极限值为250MPa,根据数据绘制的S-N曲线的拐点在290MPa;疲劳源的位置不同,所产生的瞬断区断口形貌也有所差别.对轮毂本身所能承受的最大应力进行有限元分析,得到最大应力为156MPa.应力集中部位的值没有超过材料的疲劳极限,这证明球铁QT350-22LT能够满足风机轮毂设计的应力要求.     

钢铝无铆连接疲劳寿命分析

为研究异种板料无铆连接接头在不同工况下的疲劳寿命,通过ABAQUS软件建立无铆连接三维模型模拟接头成形过程。基于6061铝合金和304不锈钢板料的机械性能和应力-寿命曲线,利用Fe-Safe疲劳软件对接头进行剪切式、剥离式和综合式3种工况下的振动疲劳数值模拟。研究结果表明,接头承受的应力越大,疲劳寿命越短;随着接头承受应力的增加,接头的疲劳破坏区域也在逐渐扩大。当接头表面存在残余压应力时,有利于接头疲劳寿命的增加;反之,残余拉应力会对疲劳寿命产生不利影响。此外,3种工况中接头承受的应力大小相同时,剪切式工况下的接头疲劳寿命最长,剥离式的接头寿命略短于剪切式,而综合式的接头疲劳寿命远远短于前两种工况。通过疲劳实验验证剪切式接头疲劳寿命时发现,接头中存在残余应力Rs,且0 相似文献   

小直径开缝套筒弯卷成形装备的设计及力学性能分析

以小直径开缝套筒为研究对象,通过比较各种卷板机的成形特点,确定了双轴柔性滚弯技术作为小直径开缝套筒的成形方式。介绍了双轴柔性滚弯技术的成形原理,并在此基础上设计了一套制备小直径开缝套筒的伺服控制专用成形设备。对成形装备整机及上辊的应力变形情况进行了有限元分析。研究结果表明:整机最大应力发生在左后立柱与底座的螺栓联结部位,应力值为310.01 MPa,小于其屈服强度640 MPa;整机其他位置应力在84 MPa以下,变形较小,满足工作要求;上辊的最大应力值为83.086 MPa,远小于其屈服强度785 MPa,最大变形为0.16229 mm,变形较小,也满足刚度要求。     

发动机变压缩比机构设计与关键部件仿真

该文设计了一种可实现发动机压缩比随工况变化而进行自动调节的机构。在发动机冷启动、中小负荷时,压缩比为19;发动机为大负荷时,压缩比为15。通过ANSYS有限元软件对传动齿条进行了仿真,得到了不同压缩比、不同工况下的应力、应变云图。对传动齿条进行了结构优化,优化后的仿真结果表明:传动齿条的最大应力出现在传动齿条与活塞杆的接触部位,为3.282 MPa,最大应变出现在传动齿条与齿轮齿条的接触位置,为0.013 423 mm;设计的传动齿条满足变压缩比机构的工作要求。     

基于ANSYS/FE-SAFE的快速地铁车辆一系钢圆弹簧疲劳寿命分析

以某快速地铁车辆的一系钢圆弹簧为研究对象,开展疲劳寿命预测分析。通过有限元软件ANSYS建立一系钢圆弹簧模型,分析它在最大工作载荷下的应力分布;通过动力学分析软件SIMPACK建立快速地铁车辆模型,得出弹簧在纵向、横向和垂向振动位移时间历程;基于Miner线性疲劳损伤理论,以一系钢圆弹簧的应力和载荷谱为输入,结合疲劳寿命分析软件FE-SAFE对一系钢圆弹簧进行疲劳寿命计算。结果表明:快速地铁车辆一系钢圆弹簧第二圈内侧为应力最大部位,最大应力1294.19 MPa,疲劳寿命约为1945942次,符合某快速地铁车辆一系钢圆弹簧实际情况。     

焊接残余形变在工件精密装配中的仿真应用研究

基于非线性软件ABAQUS建立了某成分马氏体耐热不锈钢合金材料的喷嘴零件装配结构的焊接有限元模型,采用双椭球热源模型模拟了3种不同焊接工艺参数下其环缝处的焊接过程并进行了比较分析,得到了焊接温度场和接触应力、焊接残余应力、残余形变及焊接应变能分布规律。研究表明:不同脉冲和电流的工艺参数下所产生的拉伸残余应力最大达285 MPa,最小达225 MPa,相差60 MPa;压缩残余应力最大达95MPa,最小达75 MPa,相差20 MPa;最大压缩形变相差0.012 mm,最小稳定压缩残余形变相差0.004 mm。焊接残余应变能均匀变化在0.013~0.016之间,同时获得焊接残余形变量与配合公差之间的量化关系,为工件修复和循环使用提供焊接装配工艺理论和参数数据支撑。     

双锯片抛光机结构设计与分析

提出一种双锯片抛光机结构方案,可同时抛光两个锯片,从而提高了生产效率;并将原来的卧式结构改进为立式结构,从而减小占地面积。利用Pro/E三维软件建立其主动轴三维模型,并用ANSYS软件对主动轴进行了静力及振动分析,得到了应力分布图、结构变形图、前6阶振型图。分析结果表明:节点最大等效应力和节点最大位移均在规定范围之内,振动频率远大于振源频率,不会发生共振。实践表明:在此基础上研制的双锯片抛光机运行良好,满足企业实际需要。     

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。     

某型往复压缩机热动力设计及其曲轴静强度分析

在需要改变工况条件的要求下,对某型往复压缩机热动力进行了设计和计算,在AN-SYS Workbench软件中导入其轴系三维模型,描绘出了两种工况下的综合活塞力变化曲线,获得了曲轴的最大应力值和最大应力位置,对压缩机曲轴进行了网格划分、应力分布和变形计算,分析了曲轴的静强度.结果表明:原机型仍然满足改变工况的设计需求,该曲轴的静强度满足使用要求,同时可为同类型压缩机热动力优化设计与曲轴强度分析提供一定理论依据.     

海洋运输用集装箱钢结构焊接及数值模拟

介绍海洋运输用集装箱钢结构的结构特征,分析箱体钢结构的焊接工艺方案及技术特点,采用Abaqus软件对箱体结构及支撑立柱的焊接强度进行了数值模拟.研究表明:采用合理的焊接方法和优良的工艺技术能制造出高质量的箱体钢结构;数值模拟结果表明:工况条件下箱体钢结构最大应力256MPa,发生在箱体顶部中间位置,海运集装箱钢结构的强度和力学性能完全满足设计使用要求.     

车用合金轮毂模型的模态及疲劳寿命仿真研究

根据重型汽车的载荷特征,以11R20型号轮胎和轮毂相关标准进行了轮毂结构设计,最终选择采用二件式平底轮毂,五孔式轮辐。同时建立了钢制和铝合金轮毂的参数化模型,对结构的模态和疲劳寿命进行对比分析。研究结果表明:两种材料固有频率均远大于实际转速下频率,不会发生刚性运动和共振现象,不同材料对轮毂的固有频率并不会造成较大影响;钢制轮毂最大应力为111.190 MPa,铝合金轮毂最大应力为83.146 MPa,均在材料屈服强度以下,两种轮毂的通风孔位置产生应力集中,而铝合金轮毂的变形量远小于钢制轮毂材料,同等荷载作用下的铝合金轮毂综合受力性能较好。     

重型电动数控螺旋压力机结构设计与有限元分析

对EP-8000电动数控螺旋压力机的机身底座、螺杆及滑块等主要构件进行了优化设计,使其运行打击力由80 MN提升至100 MN,且主要部件的刚度足够、滑块打击方向不偏移。通过Solidworks对底座、螺杆进行结构优化,利用ANSYS Workbench软件对机身、螺杆进行建模,分析其变形和等效应力情况;对螺杆作模态分析,得到其变形与振动频率的关系。结果表明：优化后,底座的最大变形量为0.363 mm,螺杆的最大等效应力为830.9 MPa,变形率为0.0013;螺杆在83.075 Hz时,挠度变形最大,变形量为0.4403 mm,且在中间位置出现弯曲。将滑块原有的X形导轨定位改造为圆导轨与X形导轨复合式双重导轨结构,总导向长度增加,保证滑块安装在装备中心位置,且优化后的抗偏载能力高宽比H/B由1.38提高至1.92,抗偏心锻造能力显著提高。     

基于有限元法的六面顶压机顶锤应力分析及结构优化

六面顶压机硬质合金顶锤的应力分析和结构优化,是提高顶锤设计寿命的重要手段之一。首先,运用有限元(FEM)分析方法和弹性力学知识,结合ANSYS有限元分析软件,计算出硬质合金顶锤的最大应力及其位置;其次,初步分析了最大应力出现在正方形顶面与41.5°小锥面相交处的原因;然后,提出了双倒角顶锤设想,并进行了仿真计算,得出了双倒角顶锤比目前顶锤更优的结论;最后,通过模拟分析不同结构参数下的最大应力,提出了结构参数优化的思路。     

龙门起重机金属焊接结构疲劳寿命分析

根据50 t×35 m龙门起重机的实际运行工况,对其金属焊接结构进行了有限元分析和动态仿真分析,得到了各种工况下的应力分布以及力-时间历程;把静态应力与力-时间历程相结合,计算出动态应力.在此基础上,利用国际焊接学会提供的疲劳寿命S-N曲线,对金属焊接结构进行疲劳寿命分析,得出其疲劳寿命分布云图.结果表明:柔性腿上部变截面处为疲劳薄弱部位,节点5031疲劳损伤最为严重,寿命为1.09×106次循环.     

生物质环模成型机致密成型过程振动分析

环模成型机作为生物质致密成型的主要设备,成型过程中的剧烈振动问题会影响其工作的稳定性,降低生物质的成型质量。针对环模成型机成型过程中的振动问题,根据实际工况在RecurDyn和EDEM中分别建立环模成型机的动力学仿真模型和离散元模型,通过联合仿真来模拟环模成型机的攫取过程。根据联合仿真结果,得到不同主轴转速下环模所受的挤压力情况,在有限元软件中得到环模的等效应力云图,结果表明：环模所受的最大等效应力为95.930 MPa,发生在环模模孔入口处。以环模所受最大挤压力作为载荷进行环模成型机预应力模态分析及谐响应分析。根据预应力模态分析得知,环模成型机变形主要表现为摆动及扭转。根据谐响应分析得到环模成型机在X、Y和Z方向的振幅-频率曲线,结果表明,在第1阶、第3阶和第5阶固有频率处环模成型机容易产生共振,应避免其在该激励频率附近工作。     

振动工况下压铸模锁模力的分析

采用动态工况与液固耦合技术对振动工况下压铸模所需最小锁模力进行模拟分析,结果表明:金属液充型过程中型腔壁面最大等效应力节点都集中型腔边缘处的相同位置,上模芯和下模芯的反作用力分别为31.344N和34.012N,最小锁模力为65.356N,同时振动工况会导致锁模力增大。模拟分析结果可为压铸生产获得合理的工艺参数提供参考。