一种有效降低压力机喉口下过渡圆弧处应力集中的方法

针对以降低压力机喉口下过渡圆弧处应力集中为目标的形状优化问题,采用一种简单而高效的参数化方法来描述过渡圆弧形状,并取得了很好的优化效果。该方法采用超椭圆方程来描述过渡圆弧形状,这样,由于设计变量只有3个,可以方便地利用内嵌于一般通用有限元分析软件的优化设计模块来描述和求解最优过渡圆弧形状。结论表明,采用这种方法进行形状优化后,喉口下过渡圆弧处的最大von Mises应力减小了10.7%。同时,运用有限元分析软件Ansys中的子模型技术,较好的解决了大型复杂工程结构仿真中控制计算规模与保证求解精度之间的矛盾。     

齿根过渡曲线优化方法研究

对以获得齿根最小弯曲应力为目标的齿根过渡曲线的形状优化问题,提出了一种有效的描述齿根过渡曲线形状的参数化方法,该方法采用双指数"超椭圆"曲线方程来描述齿根过渡曲线。由于设计变量少,可以方便地利用内嵌于一般通用有限元分析软件中的优化设计模块描述和求解过渡曲线的形状。通过有限元分析软件ANSYS建立齿轮模型,并运用其内嵌的一阶优化方法对齿根最大VonMises应力进行优化,与已有的优化结果比较表明,利用文中提出的方法可以取得很好的优化结果。     

扭力轴疲劳强度有限元分析与试验研究

采用有限元分析方法对扭力轴强度进行理论分析,对扭力轴轴颈与花键间过渡圆弧处齿根在外载荷作用下的应力分布和应力值进行分析,发现其薄弱环节是过渡圆弧花键齿根;对不同的过渡圆弧半径进行分析,得到了优化的圆弧半径R,并通过试验得到验证。     

几种轴肩过渡曲线优化形状的比较研究

将参数化优化技术与有限元分析技术相结合,以降低应力集中为目标,对轴肩过渡曲线的优化设计进行了分析,采用了参数方程的方法来描述轴肩过渡曲线,对几种不同形式的参数方程描述的轴肩过渡曲线进行了仿真分析,结合已有圆弧蜕变曲线的优化结果和上述曲线的分析结果在优化效率、加工难易程度和实用性方面进行了综合比较。结果表明,用圆弧蜕变曲线和超椭圆曲线是目前描述轴肩过渡曲线较好的方式,且对比结果对轴肩过渡曲线设计方法的合理选择提供了有益的参考。     

有限元网格的圆角过渡特征提取及网格修改

根据过渡曲面的曲率特性，提出了一种有限元网格的圆角过渡特征提取及网格局部修改算法。通过曲率估算、过渡区域圆弧识别和圆弧分组等步骤，计算出一系列截面轮廓线来描述圆角过渡特征，同时将过渡区域网格从模型中提取出来。直接调整圆弧半径，快捷、准确地修改网格模型中等半径及变半径过渡区域网格。应用该算法，能够在有限元网格模型中直接修改零件或模具的过渡圆角形状，提高设计与CAE分析的效率。     

温度-应力试验机试件过渡曲线形状优化研究

针对混凝土试件在温度-应力实验过程中易在其夹头部位断裂这一问题,采用形状优化设计与有限元分析相结合的方法,对试验机试件夹头部位渡曲线进行形状优化设计,提出了双曲率圆弧曲线、样条曲线两种线型作为试件过渡曲线的优化设计方案,并分别利用ANSYS Workbench中的Goal Driven Optimization优化模块对其进行了优化求解。优化结果表明,试件夹头部位过渡曲线采用样条曲线的优化方案,能够最大程度上降低夹头部位应力集中现象,使混凝土试件尽可能地避免了在其夹头部位断裂,从而使混凝土温度-应力试验机所测得的实验结果更加可靠,为新一代温度-应力试验机的研制提供了理论指导。     

轴肩过渡同线形状设计研究

将有限元结构分析技术与教学规划方法相结合，对轴肩过渡曲线进行形状优化设计，提出用圆弧蜕变曲线作为轴肩和秒轮越程槽的过渡曲线，以降低轴肩应力集中。给出样条过渡曲线、椭圆过渡曲线、圆弧蜕变过渡曲线设计的设计实例，结果表明：圆弧蜕变曲线设计不仅有效地降低了轴肩应力集中，而且易于加工制造。     

基于响应面法传动直轴疲劳寿命优化

针对传动轴提前发生疲劳失效问题,开展对应力状态及寿命的研究,通过对实测载荷的分析,得出传动轴提前发生疲劳失效的原因是左右两侧花键输出载荷不一致,利用有限元软件建立传动轴有限元模型,得到传动轴右侧齿根处应力最大,是传动轴的薄弱部位.采用响应面法和遗传算法对传动轴的结构参数(齿根圆角、花键过渡圆弧及光轴圆弧槽深)进行优化,...     

基于ANSYS的刮板输送机圆环链的有限元分析

以φ34×126矿用圆环链为模型,运用ANSYS软件分别对圆环链在两种工况条件下的受力情况进行有限元分析.分析圆环链的应力分布规律,通过综合两种工况条件下的计算结果,得出在圆环链上的最大等效应力主要集中在链环的圆弧内侧,并且在圆弧的上下表面及其与直边的过渡处也会出现较大的应力,从而较为全面地确定了圆环链的易损部位.分析结果表明,刮板输送机圆环链的圆弧处应力较大,易发生破坏.该分析结果为圆环链的尺寸优化提供了重要依据.     

双圆弧齿轮参数化建模及传动分析

以某型号减速器的双圆弧齿轮传动为例,理论计算出双圆弧齿轮基本齿廓参数,通过UG三维建模软件进行参数化建模,生成双圆弧齿轮实体模型。将齿轮模型进行一定的简化,并导入ABAQUS有限元分析软件中,建立双圆弧齿轮有限元装配模型。对模型进行有限元网格划分及前处理,提出了适应于双圆弧齿轮的网格划分方法,得到了高质量的网格模型;并设置了适合的有限元分析条件。对特定工况下齿轮的接触应力、传动误差及重合度进行了分析,发现双圆弧齿轮只有在凹、凸齿面上的部分区域产生接触,齿顶、齿根部分均不参与啮合,最大应力出现在凹齿面靠近过渡齿面处;齿轮传动过程平稳,传动误差波动幅值仅为10-5 rad,重合度高达3.5。为双圆弧齿轮传动分析计算提供了指导和方法。     

齿根过渡圆弧对全齿槽成形磨削温度和残余应力影响的研究

在齿轮全齿槽成形磨削过程中,考虑相邻三个热源（齿底热源、过渡圆弧热源、齿廓热源）的耦合效应,建立了磨削温度场的三维有限元仿真模型,计算了全齿槽成形磨削温度,并在此基础上,采用基于热-结构耦合的有限元方法计算了磨削引起的残余应力,分析了磨削温度场和残余应力场的分布特征,以及齿根过渡圆弧的大小对磨削温度和磨削后齿根处残余应力分布的影响。结果表明,过渡圆弧半径对磨削温度的影响相对较小,但对齿根处残余应力的影响较大;与没有过渡圆弧的齿槽相比,当过渡圆弧半径超过2 mm时,磨削后齿根最大残余应力降低20%以上。实验测量结果与有限元仿真结果一致,证明了模拟结果的正确性。     

阶梯型变幅杆圆弧过渡动力学分析

阶梯型变幅杆由于加工简单,易修正,放大比大等优点,应用较广,然而由于大小端过渡处的应力、位移分布比较复杂,从而导致谐振频率小于理论频率,一直制约着其在实际生产中的运用。本文通过Ansys有限元分析软件对阶梯形变幅杆大小端突变处添加不同的过渡圆弧,综合比较、分析不同圆弧下阶梯型变幅杆的共振频率,放大比和应力分布状况,从而从中找出不同阶梯形变幅杆对应的最佳过渡圆弧,为阶梯型变幅杆的后续研究和具体设计提供了一定的理论依据。     

轧机万向联轴器十字轴断裂分析与改进设计

运用宏观断口分析技术、机械设备检测分析技术、材料机械性能分析技术及三维有限元分析技术等现代综合分析的方法,对某中板厂3500轧机主传动万向联轴器十字轴断裂事故进行了分析。确定了事故的主要原因是十字轴圆弧过渡处疲劳强度不足。运用有限元分析软件ANSYS Workbench对十字轴式万向联轴器关节主要结构尺寸进行了改进设计。改进后的十字轴圆弧过渡处最大应力部位的等效应力为560.59MPa,比原设计降低了13.1%;改进后的法兰叉最大应力部位的等效应力为181.41MPa,比原设计降低了13.0%。     

基于椭圆齿顶刀具的渐开线齿轮齿根过渡曲线的研究

提出了加工齿轮刀具顶部设计成椭圆弧段,生成的曲线作为渐开线齿轮的齿根过渡曲线,对刀具椭圆方程进行求解,并利用齿廓法线法求解了齿根过渡曲线方程。进行齿轮的齿根过渡曲线干涉分析,通过ANSYS软件对齿轮弯曲强度进行有限元分析,并与基于单圆弧齿顶刀具的渐开线齿轮弯曲强度对比。结果表明:该齿轮不会发生齿根过渡曲线干涉,并且能够得到与基于单圆弧齿顶刀具的渐开线齿轮基本相同的弯曲强度。     

轴肩过渡曲线形状设计研究

将有限元结构分析技术与数学规划方法相结合,对轴肩过渡曲线进行形状优化设计,提出用圆弧蜕变曲线作为轴肩和砂轮越程槽的过渡曲线,以降低轴肩应力集中。给出样条过渡曲线、椭圆过渡曲线、圆弧蜕变过渡曲线设计的设计实例,结果表明：圆弧蜕变曲线设计不仅有效地降低了轴肩应力集中,而且易于加工制造。     

基于ANSYS的齿根过渡曲线形状优化研究

齿根过渡曲线形状对齿轮强度的影响很大。利用SolidWorks齿轮参数化建模,其中齿根过渡曲线采用多段圆弧;基于啮合齿轮的接触分析,以齿根最大von-Mises应力的极小值为目标变量,采用ANSYS Workbench对齿根过渡曲线形状进行了优化研究,优化后的过渡曲线可以大幅度改善齿轮齿根受力情况、降低齿轮损坏的机率。通过实验验证了本方法的可行性,同时对获取最佳齿根过渡曲线形状具有理论指导意义。     

基于HyperWorks的汽车尾喉结构优化

介绍了汽车尾喉的发展趋势和功能,结合汽车尾喉的安装形式及功能,对其进行模态分析。采用Hyper Mesh软件建立有限元模型,Opti Struct软件进行求解计算,Hyper View软件查看分析结果。通过对汽车尾喉的分析计算,优化其结构满足零部件设计要求,减少了零部件结构变更次数,从而降低了零部件开发成本和周期。     

基于尺寸、形状联合优化的握索支架设计

通过对握索支架的尺寸、形状联合优化,来实现该部件结构最优化。通过Hyper Works软件对握索支架的有限元分析,得到了模型的位移变化和应力分布情况。通过尺寸、形状联合优化设置握索支架数学模型并求解,得到了优化后的模型。为了实现模型的最优化,对优化后模型进行重建并进行有限元分析,来判断刚度和强度是否满足条件。最后在满足刚度和强度条件下,实现握索支架结构最优化。尺寸、形状联合优化方法有利于节省材料、人力、物力、加工费用等,也为林业机械零部件轻量化研究提供有效参考。     

万向十字轴轴根过渡结构的优化设计和分析

提出变曲率过渡曲线理论,单纯从形状上寻求应力集中系数小的万向十字轴轴根过渡曲线。将双曲率圆弧曲线、椭圆曲线和流线形曲线作为万向十字轴轴根过渡曲线来降低应力集中从而提高万向十字轴的使用寿命;建立了三种过渡曲线的曲线方程,给出双曲率圆弧过渡曲线、椭圆弧过渡曲线及流线形曲线的设计实例,并进行了有限元分析。结果表明提出的三种曲线可以有效降低万向十字轴轴根的应力集中。     

基于自由弯曲技术的管材弯曲回弹预测EI北大核心

为克服有限元模拟中圆弧段采用动力显式算法无法获得准确回弹,值及解析法忽略过渡段S1为变曲率特性的问题,提出一种结合解析法和有限元模拟分析的求解方法,以此来对基于自由弯曲技术的管材回弹数值进行预测。对于过渡段S1,分别使用显式和隐式求解器完成成形和回弹过程的仿真,基于回弹值变化特点引入移动最小二乘法(MLS)对回弹数据进行拟合,建立了过渡段S1的回弹预测模型;同时,对圆弧段S2建立了考虑轴向推力引起的压缩应力的回弹预测模型。仿真结果表明,回弹主要发生在圆弧段,过渡段S1的回弹值在整体回弹值中所占比重较小;经过两组实验结果对比分析,所提出的预测方法与实验所得回弹角误差分别为15.09%与14.76%,传统求解方式(将过渡段S1视为定曲率)与实验所得回弹角误差分别为27.68%与24.32%,回弹角综合预测精度提升了11.08%。