参数化CAD/CAE集成与应用

本文在参数化建模和基于结构参数化有限元分析思想的基础上，比航空发动机典型零件鼠笼式弹性支承为例，讨论了参数化建模、参数化有限元分析在商业软件二次开发语言UG/OPEN GRIP和APDL（ANSYS Parametric Design Language）中的实现方法，并且利用VC程度对参数进行控制，实现参数化建模、参数化有限元分析的集成，使得设计分析成为一个整体。结果表明，该法实现了CAD/CAE的结合，缩短了机械产品的设计分析周期，减少了设计分析人员的工作量。     

大射电望远镜精调Stewart平台并联机器人伺服带宽分析

利用有限元通用软件ANSYS建立了大射电望远镜精调Stewart平台并联机器人的有限元模型；采用ANSYS参数化设计语言(APDL)实现了该模型的参数化设计；通过对任意位姿结构进行模态分析，计算出并联机器人在其工作空间内的固有频率分布；根据伺服系统设计原则，确定了该并联机器人的伺服带宽。     

6-UPS并联机床静刚度的有限元分析和实验研究

用有限元方法分析一种6-UPS并联机床的静刚度，基于AN—SYS建立该机床的有限元模型，考虑了并联机床的支链和机架的变形，并利用Matrix27单元来模拟铰链；通过APDL语言实现有限元模型的参数化设计，计算出并联机床在工作空间内的刚度分布。静刚度实验表明了该模型的有效性。通过该有限元模型还可以对并联机床的动态性能做进一步分析。     

一种三自由度并联机器人的参数化建模及其优化设计

以3-PRS并联机器人为研究对象,由布置在倾斜导轨式上的三个滑块驱动。基于虚拟样机技术,实现了并联机器人的参数化建模及以动平台获得最大姿态角为目标的优化设计,从而获得该并联机器人机构较合理的结构参数,为该并联机器人潜在的工业应用提供了坚实的理论基础。     

基于APDL的柱塞泵螺纹参数化有限元分析

在进行柱塞泵螺纹设计及其优化设计时,将参数化设计引入到有限元结构分析中,实现结构参数快速调整,自动生成分析模型并完成分析过程,可极快地优化产品结构、缩减产品设计周期.文中利用有限元分析软件ANSYS提供的APDL语言,实现了有限元建模和分析的参数化,并以柱塞泵螺纹为例,提出一种办法,避免了重复的有限元建模与前、后处理操作,明显提高了分析效率.     

3-PSS柔性并联微操作机器人柔度分析

柔度矩阵建模是进行全柔性机构分析的基础。针对3-PSS型柔性并联微操作机器人,首先基于坐标变换法计算机构单条支链柔度矩阵,并基于此建立机器人整体柔度矩阵模型。然后进行数值算例计算和Ansys有限元仿真分析,并将理论计算结果与有限元分析结果进行对比,验证了柔度矩阵建模的正确性。最后对柔性并联机器人进行了柔度性能分析,并得出了机构的结构参数对柔度的影响规律,分析结果对3-PSS型柔性并联机构的结构优化设计提供了依据。     

基于UG和ANSYS的直齿圆柱齿轮参数化建模及有限元分析

本文以直齿圆柱齿轮为研究对象,应用UG软件建立齿轮的参数化模型,通过数据交换接口导入到ANSYS中创建有限元模型,并对该齿轮施加一定载荷进行有限元分析,分析结果可为齿轮优化设计提供可靠依据。该参数化建模分析法不仅能实现UG建模与ANSYS分析的有机结合,而且提高了零部件的快速开发与设计效率。     

装载机工作装置可视化及参数化设计系统

实现了装载机工作装置可视化、参数化设计系统的开发,该系统基于通用有限元分析软件ANSYS、系统动力学分析软件ADAMS,针对装载机工作装置的参数化建模过程而编制,包括有限元分析和动力学分析模型的参数化.利用该系统,工程设计人员可实现快速设计,可借助企业工程设计人员的经验去设计优化工作装置的参数.     

基于ANSYS的螺旋状预埋件的参数化建模与分析

基于ANSYS有限元分析软件,利用其参数化设计语言APDL,定义了螺旋状预埋件的几何参数,实现了螺旋状预埋件的参数化建模、参数化载荷施加与求解,进而实现参数化有限元分析的全过程.不仅提高了此类问题的建模与分析效率,也为类似问题的解决提供了一条新途径.     

高速并联机械手的静动态特性预估与优化设计

借助ANSYS参数化设计语言（APDL），构造了一种2平动自由度的高速并联机械手的有限元模型，侧重研究了几种不同铰链的精确建模方法，以及机构处于不同位形时的有限元模型快速重构技术，分析了机械手的静、动态特性，在此基础上进行了结构优化设计，提高了机械手的静、动态特性，并成功应用于产品化样机。     

机床导轨结合面动刚度参数修正优化

目前,有限元方法已经广泛应用于机床分析及优化设计之中,有限元模型的准确性会对静动态分析产生巨大的影响,模态试验测试方法可以用于检验并修正模型。以某数控雕铣机为分析对象,将模态试验与有限元计算相结合,基于模态试验的动态参数测试结果,利用ANSYS Workbench有限元分析软件进行多目标优化设计,修正导轨结合面刚度参数,使矫正后的有限元模型更为准确地描述机床的动态特性。     

空间刚柔耦合并联机构系统的频率特性分析

对空间刚柔耦合并联机构系统的固有频率特性进行分析.建立一种空间有限元梁单元新模型,基于有限元法和Lagrange 方程导出有限元梁单元的运动微分方程.通过分析动平台运动参量与运动支链间的运动关系,得到刚柔耦合并联机构系统的运动学约束条件,并由Newton-Euler方程得到系统动平台的动力学模型.根据系统的运动学约束条件和动平台的动力学模型,经过各个单元运动微分方程的有机组装,导出刚柔耦合并联机构系统的整体动力学方程.在此基础上,通过算例3-RRS刚柔耦合并联机构系统的频率特性分析,总结空间刚柔耦合并联机构系统的固有频率与机构基本参量之间的内在规律.结果显示,刚柔耦合并联机构系统的结构尺寸、支链中杆件的截面参量和材料参量等对系统的固有频率都有显著影响.研究对进一步研究刚柔耦合并联机构的动态特性和机构优化设计具有重要的指导意义.     

运用APDL的柴油机曲轴可靠性分析

采用APDL技术完成曲轴的整体三维参数化建模,并将其结构分析能力与PDS模块的统计分析能力相结合,根据有限元分析技术和可靠性的基本原理,采用蒙特卡罗有限元法实现可靠性分析.以4110型柴油机曲轴为例,将参数化设计引入到有限元结构分析中,实现结构参数快速调整,自动生成分析模型并完成结构分析、可靠性分析过程,详尽叙述了实现曲轴可靠性分析的流程.根据分析结果得到设计变量与目标变量的灵敏度关系,同时给出危险部位的最大应力概率分布函数及目标变量的主要影响因素,为结构可靠性优化设计提供有用数据.     

MEMS工艺模拟与有限元软件接口的实现(英文)

微机电系统工艺模拟可在实际加工前预测MEMS器件的实际结构,有利于理解工艺机理,缩短设计周期,减少生产费用.针对目前用于MSMS器件分析的模拟软件尚不能很好地与有限元软件对接的问题,设计了工艺模拟软件与有限元分析软件的接口.通过这个接口,将MEMS工艺模拟所得到的数据经过数据格式的转换导入有限元分析软件(ANSYS)中并建模,使之可以进行诸如机械、热、电等物理参量的分析.在分析了目前关于(曲线)边界轮廓提取的各种方法后,引进了最大圈算法,解决了工艺模拟结果在有限元软件中的模型重构问题,实现了从工艺模拟到有限元分析的无缝对接.提出的接口设计对实现MEMS CAD体系化具有重要的促进作用.     

轻型机械臂的轻量化结构设计优化方法

在轮式移动机器人基础上,开发移动机械臂,设计了一种轻型五自由度机械臂,建立了三维实体模型,以减轻机械臂自身质量为目标,对关键构件进行了减重孔方案设计和结构优化,利用有限元方法计算得到了在不同载荷下不同方案的应力应变规律、模态与振型,对比分析了不同减重方案的优劣性,给出了最优减重方案,为机械臂结构设计提供了理论依据。     

3-RRS柔性并联机器人的振动特性分析

基于有限元法、Lagrange方程和运动协调条件,建立了3-RRS柔性并联机器人的弹性动力学模型。分析了含有Rayleigh阻尼的3-RRS柔性并联机器人的振动特性。通过算例,揭示了系统阻尼固有频率与模态衰减系数的变化规律。研究3-RRS柔性并联机器人系统的振动特性可为此类机器人的机构优化设计、控制和工程应用提供指导。     

Research on parallel load sharing principle of piezoelectric six-dimensional heavy force/torque sensor

In working process of huge heavy-load manipulators, such as the free forging machine, hydraulic die-forging press, forging manipulator, heavy grasping manipulator, large displacement manipulator, measurement of six-dimensional heavy force/torque and real-time force feedback of the operation interface are basis to realize coordinate operation control and force compliance control. It is also an effective way to raise the control accuracy and achieve highly efficient manufacturing. Facing to solve dynamic measurement problem on six-dimensional time-varying heavy load in extremely manufacturing process, the novel principle of parallel load sharing on six-dimensional heavy force/torque is put forward. The measuring principle of six-dimensional force sensor is analyzed, and the spatial model is built and decoupled. The load sharing ratios are analyzed and calculated in vertical and horizontal directions. The mapping relationship between six-dimensional heavy force/torque value to be measured and output force value is built. The finite element model of parallel piezoelectric six-dimensional heavy force/torque sensor is set up, and its static characteristics are analyzed by ANSYS software. The main parameters, which affect load sharing ratio, are analyzed. The experiments for load sharing with different diameters of parallel axis are designed. The results show that the six-dimensional heavy force/torque sensor has good linearity. Non-linearity errors are less than 1%. The parallel axis makes good effect of load sharing. The larger the diameter is, the better the load sharing effect is. The results of experiments are in accordance with the FEM analysis. The sensor has advantages of large measuring range, good linearity, high inherent frequency, and high rigidity. It can be widely used in extreme environments for real-time accurate measurement of six-dimensional time-varying huge loads on manipulators.