波轮式洗衣机脱水桶的结构分析与多目标优化设计

为了抑制波轮式洗衣机脱水桶(简称内桶)洗涤振动噪声,优化内桶结构及其性能,先用Solidworks软件建立内筒参数化有限元模型,导入Ansys Workbench软件,进行有限元分析后,获得影响内桶性能的主要尺寸参数,由此确定其结构优化设计的自变量;然后,将试验设计法和响应曲面法结合起来,在提高强度和刚度的条件下,同时以质量最轻为优化目标,通过Ansys Workbench中的试验设计法确定试验点,构建内桶的响应面模型,用拟合优度来评价响应面模型对试验设计数据的拟合程度,评估优化参数,获得最优尺寸方案;最后,利用优化后的尺寸对内桶重新建模,完成有限元动态分析。分析结果表明,优化后的结构在提高强度和刚度的同时,减轻了5%内桶质量,提高了其动态性能,为实际产品的结构优化设计提供了理论依据。     

节能注水增压泵的有限元仿真分析与优化设计

针对目前油田注水增压设备能耗高、注水压力调配不合理等问题,设计了节能注水增压泵,利用ANSYS Workbench软件对柱塞缸、换向阀阀体和阀芯进行静强度分析,证明该装置结构强度满足要求,对阀芯进行模态分析,计算出其前6阶固有频率和振型,证明该装置能避免共振,对阀体进行优化设计,分析了各设计变量对优化结果的影响,优化后的模型较原始模型质量下降了29%,对该装置样机进行压力试验,试验压力为最大工作压力的1.5倍,试验证明该装置强度满足要求,验证了仿真结果的正确性。     

基于拓扑优化和Kriging模型的前中盾结构轻量化设计

前中盾是盾构机的重要部件,其结构尺寸大、服役环境复杂,因此,在保证结构强度的前提下进行轻量化设计至关重要。针对某型号泥水平衡盾构机的前中盾,通过拓扑优化和尺寸优化实现轻量化。对现有前中盾结构进行拓扑优化设计,并根据拓扑优化结果进行二次设计;针对二次设计后的前中盾结构,构建尺寸优化模型,利用正交试验和方差分析筛选出对性能响应(前中盾质量、最大变形和最大应力)影响较大的结构参数作为设计变量,并通过最优拉丁超立方采样和有限元分析获得45组样本点,由此构建设计变量-性能响应隐式关系的Kriging代理模型;通过序列二次规划算法对前中盾尺寸优化模型进行求解获得最优的尺寸参数组合。验证结果表明,前中盾经过拓扑优化和尺寸优化后,质量减小约30 t,降幅达3.1%。     

基于GA的汽轮发电机机座的结构优化设计

针对某型号3MW余热汽轮发电机机座强度、振动可能出现的问题,建立了该机座整体的有限元模型,基于有限元法对其进行强度分析,并基于结构模态理论进行了机座的响应分析;同时,在满足设计、制造的安全性、合理性的前提下,提出了采用遗传算法(GA)对机座结构进行优化的方法,改善了机座的应力分布,并在制造的过程中节约12.2%的材料。通过试制样机,将分析结果与样机试验结果进行对比,优化后的汽轮发电机样机各项参数符合设计标准。     

基于OptiStruct的摩托车车架结构优化

应用Hypermesh软件建立摩托车车架有限元模型,模拟摩托车三种常见工况,对车架的强度和模态进行有限元分析,并在此基础上,以车架主要构件截面厚度为设计变量,车架强度和模态为约束条件,车架质量为优化目标,通过OptiStruct对车架结构进行优化设计。优化后车架质量减轻了14.41%,车架结构强度与动态特性明显改善,并进行物理试验验证其准确性。     

双向协调加载连接装置结构优化设计

双向协调加载连接装置是地铁门系统综合检测台架上的重要构件,其强度与刚度十分关键。运用H yper M esh软件对装置模型进行了静力分析。根据分析结果进行尺寸和拓扑两级优化,第一级采用尺寸优化;第二级在第一级的基础上进行拓扑优化,并对优化后的模型与原模型进行了性能参数对比研究,结果表明:优化后结构不仅满足刚度和强度要求,而且使材料质量减少约49.9%,达到了结构优化设计的目的。     

总裁椅用搁脚机构设计及其力学性能研究

针对客户需求,依据人机工程学原理设计了一款总裁椅用搁脚机构。运用Adams软件对建立的三维模型进行运动学仿真,验证了机构的运动特性,基于AWE环境对机构进行有限元分析,校核了结构的强度和刚度,在实物样机的基础上进行力学性能测试。结果表明,设计的搁脚机构满足人机尺寸要求和运动平稳性要求,结构的静强度、疲劳强度和刚度符合BIFMA测试标准,试验研究结果与有限元分析结果相符合。     

高速磁悬浮永磁电机多物理场分析及转子损耗优化

为提高高速磁悬浮永磁电机的综合性能,得到最优的设计参数,针对一台30kW,48 000rpm的磁悬浮电机进行了电磁场、转子动力学以及转子强度分析,提出一种基于多物理场分析结果的电机尺寸优化方法。使用ANSYS以及ANSOFT对电机进行建模和有限元分析,并用ISIGHT软件进行集成优化设计。以转子损耗最小为优化目标,电机几何尺寸为设计变量,在优化过程中考虑尺寸变化对电机转子模态以及强度的影响,以尺寸、电机电磁性能、力学性能等为约束条件。经过优化后,电机的转子损耗减小16.7%,其余性能均符合设计要求。根据优化设计结果加工了样机并进行电机对拖与温升实验,结果证明了优化设计的合理性,验证了本文提出方法的正确性。     

增速齿轮箱行星架有限元分析及结构优化

以轻量化设计为目的,在满足强度和刚度的条件下,对增速齿轮箱的行星架进行结构优化设计。首先运用有限元方法对行星架进行强度和刚度分析,并选择对行星架质量有重要影响的结构尺寸为设计变量;然后利用高端网格变形软件建立行星架的网格参数化模型,进而建立以减轻质量为目标的行星架优化模型。最后结合Isight多学科优化软件进行优化分析,得出了合理的行星架轻量化结构尺寸。对优化后的行星架进行模态分析,其固有频率完全避开了啮合频率,确保不会发生共振现象。     

基于柔顺机构的两自由度微动精密定位平台的分析与设计

基于柔性铰链变形原理设计了一种压电驱动的两自由度柔顺机构微动精密定位平台.首先建立了平台的刚度、固有频率和强度的分析模型,通过优化设计得出了平台的最优结构尺寸.利用有限元软件仿真分析验证了设计模型和优化结果的正确性.最后制造了原型样机,进行了实验,对平台进行了标定并分析了平台的定位误差.