太阳能热水器支架的力学分析与优化研究

利用ABAQUS有限元分析软件把整个太阳能热水器支架作为研究对象,将支架视为空间板梁组合结构,将数值仿真计算与实际结构应力测试相校核,提高了分析结果的准确性和可靠性。通过力学仿真及结构优化,对提高太阳能热水器支架的强度、刚度、降低重量有着重要的意义,为利用ABAQUS有限元分析软件进行工程设计分析提供一定参考。     

基于刚度的铝合金汽车前罩轻量化结构设计及分析

以某款车型前罩为研究对象,基于静态刚度与前罩外板弹性变形能力,通过材料替换与结构尺寸拓扑优化对前罩进行轻量化设计与分析,并通过与试验结果的对比,验证了前罩有限元仿真方法的准确性。轻量化设计的铝合金前罩满足了静态刚度以及外板弹性变形能力要求,减重效果达到47%。     

电动汽车变速箱壳体静动态分析及拓扑优化设计

以一种新型的电动汽车无动力中断两挡变速箱为研究对象,为了提高其稳定性和经济性,对其壳体进行设计与优化.首先,进行了壳体结构设计并建立其有限元模型.在此基础上,对壳体进行刚度强度计算和更加符合工程实际的约束模态计算,并通过约束模态试验验证了有限元模型的准确性.仿真及试验结果表明,壳体刚度偏低且前两阶固有频率与常用转速下齿轮啮合激励频率非常接近.根据静动态多目标拓扑优化结果指导壳体进行结构改进,改进后的壳体计算结果表明,强度基本不变,轴承孔区域最大位移由0.085 mm减小至0.07 mm,前两阶固有频率分别提高了24.8 Hz和50.2 Hz,降低了发生共振的风险,且质量减少了7.5％.     

弹性复合连杆静刚度研究

通过理论分析得出弹性复合连杆轴向、径向刚度公式。通过单轴拉伸试验确定橡胶Mooney-Rivlin模型系数,并以此为依据应用ABAQUS软件对弹性复合连杆进行静刚度分析,通过试验,验证理论计算与有限元仿真计算的准确性。研究结果表明,所提出的计算方法准确有效,对弹性复合连杆产品的设计具有一定的指导意义。     

基于整车耐久试验路况的动力总成悬置支架强度仿真分析与结构优化

在整车开发前期对汽车零部件进行仿真分析,能够缩短整车开发周期,是现在汽车设计发展的趋势。为提高有限元仿真分析精度,基于整车耐久试验路况制定了动力总成悬置支架的强度分析工况,并根据悬置支架与周边件的实际装配关系建立能够准确反映悬置支架受力的有限元模型。根据有限元仿真分析结果,对动力总成悬置支架进行了结构优化。结构优化后,悬置支架的应力水平明显降低,并通过应力采集试验验证了有限元仿真分析结果的准确性。     

柴油机惰轮支架的强度分析与优化

应用HyperMesh软件对柴油机惰轮支架进行前处理,并通过ABAQUS和FEMFAT软件计算出其模态、强度和安全疲劳因数。根据有限元仿真分析结果,确认柴油机惰轮支架的强度不满足设计要求,进而对其结构进行优化。结构优化后的柴油机惰轮支架强度满足设计要求。     

基于Beam梁的板簧简化建模方法研究及应用

在解决商用车底盘系统的强度耐久分析中，针对钢板板簧分析收敛极其困难导致仿真效率低的问题，提出了一种基于Beam梁的板簧简化建模方法。以某商用车型的前悬底盘系统为例，通过Beam梁简化的的建模方法，得到板簧刚度与实验值及传统三维建模刚度都在设计刚度带差内，验证了该方法的正确性。在强度及耐久工况中，评估出强度及耐久风险位置与试验失效位置一致，结果准确度较高。结果表明：在保证结果准确性同时，Beam梁的板簧简化建模方法更高效。该方法对前桥底盘系统的强度及耐久设计具有一定的指导意义，其适用于相应车型的推广分析。     

火箭炮平衡悬架钢板弹簧三连杆模型研究

以远程多管火箭炮平衡悬架钢板弹簧为研究对象,利用ABAQUS软件建立了有限元模型,得到了钢板弹簧刚度特性。为便于研究远程多管火箭炮的平顺性能,将钢板弹簧简化为三连杆模型,通过Isight集成优化法与逆向仿真法对三连杆模型参数进行辨识,建立了准确的三连杆模型。利用ADAMS对三连杆模型进行仿真计算,并与有限元结果对比,验证了模型的准确性。     

某越野车前罩盖扭转刚度有限元分析

为了验证某越野车前罩盖扭转刚度是否满足设计要求,对其进行了有限元方法和试验方法对比研究。首先用Hyper Mesh软件建立了前罩盖有限元模型,用MSC.Nastran对其扭转刚度进行模拟计算,然后进行了试验验证。将有限元计算结果和试验结果进行了对比,结果表明两者相对误差小,吻合度较高;验证了有限元模型建立的准确性,并且计算和试验结果均高于设计目标值,从而说明该越野车前罩盖扭转刚度足够,验证了有限元分析的可靠性,为该车的前罩盖设计提供了理论依据。     

基于反求理论的汽车安全性优化

提出了一种基于反求理论的汽车碰撞安全性优化方法。为了提高有限元仿真在汽车安全性分析方面的准确性,通过有限元仿真与试验验证相结合的方法,利用反求技术求出材料的特性参数。将得到的特性参数应用于某种卡车驾驶室的相同材料,对驾驶室的结构参数进行优化。选取卡车翻滚时对驾驶员安全影响较大的参数作为优化目标,利用遗传算法对构造的多目标优化模型进行计算。通过计算结果可知,有限元仿真中默认的材料特性参数与试验结果有一定的差别,将试验得出的数据应用于优化中可以得到更准确的结果。     

某商用车仪表板横梁模态和静刚度分析

对某商用车仪表板横梁(cross car beam,CCB)有限元分析过程进行研究,提出了仪表板横梁模态有限元分析的简化方法,并根据仪表板横梁设计规范,对仪表板横梁进行模态分析和静刚度分析,同时对未满足仪表板横梁设计规范要求的结构进行优化和加强,使之满足设计规范要求后,在试验条件不足的情况下,通过简易的仪表板横梁模态试验和静刚度试验,来验证仪表板横梁有限元模型和带上各个内饰件后仪表板横梁的一阶整体模态仿真结果的准确性,为整车强度、刚度和碰撞等仿真分析提供准确的仪表板横梁有限元模型。     

金属波纹管刚度的简化有限元分析

金属波纹管广泛应用于机械密封系统,而刚度是金属波纹管设计的主要性能参数。介绍了利用ANSYS软件的Matrix27刚度单元模拟金属波纹管的方法,通过建立的简化有限元模型分析了金属波纹管的轴向刚度和扭转刚度。相较于波纹管实体模型,简化模型的规模和计算量大幅度减少,计算效率得到提高。将简化有限元模型计算所得刚度结果与有限元实体模型计算结果及EJMA工程实际经验公式计算值进行了比较,并利用已有的实验结果进行了验证。其结果吻合良好。该简化模型在研究含有波纹管的整体系统时尤其方便,如对基于整体系统响应的各类波纹管的结构参数优化等具有通用意义,并能有效提高有限元建模及分析效率。     

海上浮动核电站检修临时起重支架计算

在完成针对于海上浮动核电站临时起重支架的结构设计基础上,进一步对支架在倾斜条件下的设计性能进行了理论计算及数值仿真分析。将支架结构简化为支撑梁结构,根据材料力学知识,对支架的弯曲正应力、切应力等力学参数进行了计算,借助有限元仿真软件,对10 000 N载荷作用下倾斜状态下的主要结构的主要性能进行了仿真分析,给出了相关计算的具体参数。通过计算分析,验证了倾斜状态下的理论安全使用范围及条件,完善了设计结果输出,为后期研究提供一定的参考。     

基于有限元的搅拌筒前支架的优化设计

针对前支架结构设计过程中,由于对其强度和刚度没有清楚的认识,而采用经验设计的弊端,首先对搅拌车作业过程进行分析,归纳出既代表实际工况,又能应用于有限元分析的7种典型工况,并计算出各种工况作用于前支架的载荷;然后对前支架进行各种工况的有限元分析,综合分析结果,找到造成前支架结构设计不合理的原因,并根据应力强度干涉模型理论对前支架进行优化;最后再对优化后的结构在原来工况下进行有限元分析,从而验证了优化后结构符合材料的力学性能,符合结构可靠性的要求。     

核电站高能管道甩击防护中的能量及力学分析

高能管道是核电站中重要管道系统,当发生破裂甩击时危害性极大,因此需要对高能管道进行甩击防护。基于动力分析有限元程序LS-DYNA建立了管道-限制件系统模型,通过调取系统能量、位移和甩击力时程曲线对管道甩击过程进行分析,并将计算结果与试验数据进行验证;针对甩击过程的能量和应力进行计算,并对支架防甩击性能的影响因素进行详细分析。结果表明,仿真计算具有足够的准确性,支架吸能性能和受力状况可以通过支架形式、结构以及材料参数进行调控。该研究结果对防甩击支架设计及优化具有一定参考价值。     

基于等效模型的铰制孔螺栓力学设计与优化

文中在常规有限元仿真基础上,引入螺栓轴向刚度与剪切刚度,建立了包含简化螺栓模型的系统级有限元模型。通过仿真获得了螺栓的轴向载荷与剪切载荷,计算结果表明,不同螺栓的初始载荷分布严重不均衡。以螺栓轴向载荷方差最小为目标,针对螺栓布局开展优化。优化后的结果表明,螺栓最大承载降低了29.5%,螺栓强度、寿命均满足设计要求。相较于传统螺栓建模的系统级有限元仿真,文中方法减少了有限元建模的工作量和后期计算资源需求,能够快速迭代,获得螺栓优化布局,从而有效降低螺栓件承载的不均衡性,提高连接可靠性。     

基于有限元的五轴非正交摆头结构分析优化

基于非正交摆头结构的特点以及有限元软件,采用复杂结构简化及等效原则创建摆头结构的有限元模型,通过模型仿真计算出摆头的变形量和最大应力,找出刚度最小及应力集中的薄弱环节,并对其结构进行优化并分析验证。结果表明优化后的刚度提高及重量有很大的减轻,对整机的静态特性影响显著,实现了结构的设计优化及实际应用提供指导依据。     

汽车转向泵支架的拓扑分析及可制造优化

对汽车转向泵支架进行有限元分析,阐述对其进行拓扑优化的必要性;在此基础上,建立了以支架结构柔度最小作为目标函数、以优化后剩余体积作为约束函数的拓扑优化数学模型,并建立拓扑优化的有限元模型,运用Hyper Works软件对支架进行了拓扑优化计算。根据零件的可制造化处理准则并结合支架的制造工艺对优化结果进行了可制造化处理,获得了一个结构更合理且性能更佳的新支架。新支架的质量为4.35 kg,相比原支架减少16.35%。对新支架进行刚度和强度的分析,并与原支架有限元分析结果进行对比,结果显示:其强度、刚度以及一阶模态频率均有所提高,满足支架使用的轻量化要求。     

减速机及螺栓刚度对机械臂动态性能的影响

串联型6自由度机械臂末端刚度比较差,在高速运动过程中会出现严重的抖动问题,尤其是在起停阶段该问题更加突出。设计阶段为了避免机械臂出现抖动问题,需要对机械臂的动态性能进行准确地计算和优化。文中将减速机的扭转刚度和螺栓刚度加入到仿真分析中,采用Hyperworks软件建立5个仿真模型,用有限元软件ABAQUS对仿真模型进行求解,获取机械臂的前4阶固有频率和振型。通过振动测试获取机械臂整机的前4阶固有频率和仿真分析结果进行对比,找出准确计算机械臂动态性能的有效方法,并以此仿真方法找出结构刚度的薄弱环节,完成机械臂的结构优化及减速机的选型工作,缩短研发周期,降低设计开发成本。     

齿式橡胶联轴器橡胶块静刚度测试与分析

橡胶体是弹性联轴器的关键部件,它的结构、材料直接决定了弹性联轴器的性能。通过对橡胶材料的单轴拉伸实验确定橡胶计算所需本构模型参数,利用有限元ABAQUS软件对其进行静态刚度进行仿真分析,并对橡胶块静刚度进行了试验。理论计算与实验结果十分接近,研究结果对橡胶体的结构优化设计具有一定的工程指导意义。