基于Ansys Workbench的快装箱多目标优化设计

目的研究快装箱在压力作用下的静态特性,并对其结构进行多目标优化设计。方法通过Ansys Workbench建立快装箱的几何模型和有限元模型,对快装箱进行静态分析。以快装箱的各箱板厚度和各钢边厚度为设计变量,以快装箱的质量、最大变形量和最大等效应力为目标函数建立多目标优化的数学模型,对快装箱进行多目标优化设计,并且分析对比优化前后的结果。结果通过分析获得的优化前后快装箱的箱板厚度和钢边厚度都有所减小,在保证强度和刚度的条件下,使得总质量减少了9.018%。结论经分析快装箱的多目标优化设计是合理的,在满足使用要求的前提下,减少了总质量,节约了材料,降低了成本。     

基于启发式算法的单航空集装器的装箱优化设计

目的 为了解决当前航空业因航空集装器上货物的组装编排均由人工完成,尚无任何软件系统可以实现自动计算,造成航空货运经济效益和时效性低下的问题,开展航空集装器（ULD）装箱算法研究。方法 应用先进的贪心算法与遗传算法相结合的启发式算法研究单个航空集装器的装箱最优问题。结果 对单个航空集装器（ULD）装箱进行了装箱模型构建和算法优化,使得节省的航空集装器空间得到全部利用,实现最优装箱。结论 文中算法计算出的装载方案较人工计算更精确、更具稳定性,且经济效益更高。后续还有望把这种算法转化为高度智能化的软件系统,对航空货运自动化和工作流程标准化具有一定的推动意义。     

基于 ADAMS 的含间隙酒瓶装箱机构优化设计

利用ADAMS分析软件,对酒瓶装箱机构的建模仿真、优化进行了分析和探讨。在此基础上,基于间隙矢量模型,建立了考虑铰接处两构件由于制造和装配误差引起的间隙运动副模型,描述了间隙运动副两构件间的相对运动关系和基于非线性碰撞接触模式的动力学约束关系,分析了运动副间隙对系统运动学及动力学特性的影响。结果表明利用ADAMS进行仿真,是研究含间隙运动副机构的一种有效方法,可为多体机构设计及动力学行为描述提供精确预测,对其他含间隙运动副机构的动力学研究具有普遍意义。     

基于混合遗传算法的多航空集装器装箱优化设计

目的 为了解决当前航空业因航空集装器上货物的组装编排均由人工完成,尚无任何软件系统可以实现自动计算,造成航空货运经济效益和时效性低下的问题,开展航空集装器装箱算法研究.方法 充分利用精英选择策略的精英遗传算法和轮盘赌的简单遗传算法相结合,研究多航空集装器的装箱最优问题.结果 以某航空公司的某国际航线选取了20 d的历史数据来进行实验,计算得出,国际航线平均舱位利用率提升了5％.结论 对多航空集装器装箱进行了装箱模型构建和算法优化,提升了航空货运舱容利用率,装载得到了有效地优化,实现了装箱最优.     

基于SolidWorks的卡扣快装箱有限元分析

目的木制包装以其轻质高强的特性被广泛应用于大中型机电产品的外包装,且其材料符合绿色可持续包装的特点,为了避免在性能测试过程中浪费材料,采用有限元分析对其受力状态进行模拟。方法通过SolidWorks软件对1500 mm×800 mm×733 mm卡扣包装箱进行建模,在Simulation插件中进行静态力测试、跌落测试,并获得应力云图、应变云图、位移云图及相关数据。结果在对卡扣快装箱进行有限元分析后,得到了箱体应力、应变、位移云图及最大应力、应变发生点的坐标。结论卡扣箱的底板、托盘一体化可以降低卡扣箱底板产生的应力,在静态力作用下的最大应力发生点与跌落过程中的最大应力发生点位置不同。     

红酒包装跌落仿真分析及优化设计

目的研究红酒包装跌落状态下的应力和变形情况,对缓冲衬垫进行优化设计。方法运用Ansys Workbench建立红酒包装的实体模型,并进行跌落的仿真模拟,根据结果分析包装的受力以及变形情况。以衬垫底座厚度和衬垫壁高度为设计变量,以整体变形、衬垫质量为优化目标,对红酒包装进行多目标优化设计。结果包装件的最大变形量为137.01 mm,优化后的衬垫底座厚度为23.06 mm,衬垫壁高度为183.1 mm。结论在衬垫质量基本不变的前提下,找到了最优方案,进一步提高了对红酒的保护能力,降低了红酒在跌落时的破损率。     

基于蚁群算法的军用车辆器材装箱配载问题

目的对军用车辆器材装箱配载问题进行合理优化,以提高集装箱的空间利用率。方法阐述了军用车辆器材装箱配载问题的重要性,并对装箱配载问题进行理论分析,应用蚁群算法建立数学模型和实现流程,通过实例分析验证该算法的合理性。结果利用蚁群算法模拟与优化装箱配载问题使集装箱利用率达到了88.96%,并确定出了最优的装箱配载方案。结论蚁群算法能够对军用车辆器材装箱配载问题进行合理优化。     

基于优先保持策略遗传算法的三维装箱问题

目的 针对以空间利用率最大为目标的三维装箱问题,设计基于优先保持策略的改进遗传算法,并对其进行求解.方法 首先,在分析现有相关研究存在不足的基础上,提出优先保持策略的基本改进理念;其次,针对问题特点,设计改进遗传算法的基本流程,重点对交叉和变异的详细实现进行介绍;最后,通过实验仿真的方式,对求解结果和算法性能进行对比分析.结果 实验证明,在所用算例中,算法的求解结果优于对比算法约14％,且收敛更为稳定,时耗满足一般需求.结论 文中算法具有较优异的迭代性能.     

基于分组策略的多目标三维装箱算法

目的 针对现有三维装箱算法优化目标单一、优化效率低的问题,提出适用于求解大规模货物装载问题的多目标装箱算法,以提高装箱规划效率,确保货物运输安全。方法 考虑5种现实约束条件,以体积利用率和装载垛型重心偏移量为优化目标,建立多目标货物装载优化模型。采用拟人式装箱对货物进行预分组,减小决策空间,然后结合分组信息与装箱算法生成初始解;引入数据驱动的装箱交叉算子提高算法收敛性;设计多策略变异算子提高算法结果的多样性。结果 以公共数据集和真实航空货物数据作为实验数据进行实验。实验结果表明,在满足多种约束条件下,集装箱装载强异构货物平均体积利用率达到92.0%,重心位置空间偏移从20 cm减少到7.5 cm,并且算法运行时间减少了73.5%。结论 本文所提算法应用于求解大规模多目标三维装箱问题,提高了装箱质量和效率,可为三维装箱算法的工程应用提供参考。     

基于Ansys Workbench的电炖锅包装设计与仿真分析

目的优化电炖锅包装,比较EPS与瓦楞纸内衬的包装效果,以及替代可能性。方法参考电炖锅产品流通过程中的环境参数,对产品进行有限元建模和约束处理,基于Ansys Workbench中的有限元思想,通过模态分析、随机振动、跌落等情况,分析得到不同力学载荷作用下产品的变形、应力、应变,以及破损情况,通过改变包装内衬实现电炖锅的包装优化设计。对优化后的包装件进行仿真分析,并与原包装件进行比较。结果最大应力出现在产品的螺栓连接处。裸机、EPS泡沫包装件和瓦楞纸(B楞)包装件的最大应力分别为353.25,115.69,171.84 MPa。结论瓦楞衬垫的抗压强度、抗冲击性能、抗振性虽都差于EPS泡沫包装,但还是可以很好地保护电炖锅,因此具有良好包装结构设计的瓦楞纸包装可以取代传统EPS泡沫包装。     

基于Ansys的重型包装钢架箱工程轻量化设计

目的以某重型装备的运输用框架结构为研究对象,提出工程轻量化的设计准则及设计方案,以解决重型装备过度包装的问题。方法利用Ansys软件对运输用钢架包装箱的起吊工况和堆码工况进行数值仿真分析,并基于分析结果对经验设计方案进行改进。结果优化后的钢架箱质量减少了942kg,质量减少比例达到了43%,起吊工况静强度安全系数为2.14,堆码工况静强度安全系数为1.94,稳定性安全系数有4.96倍。结论工程轻量化设计后的钢架箱满足屈服强度失效准则和稳定性失效准则规定的安全性能,提高了材料的使用效率,包装成本显著减少。     

基于Ansys Workbench的机电产品木质包装箱的结构优化

目的为了节约木材资源,降低包装箱的生产成本,优化某型机电产品木质包装箱的结构尺寸。方法根据产品的外形尺寸、质量分布和运输要求,利用UG软件设计木质包装箱的结构,将其主要承载构件――枕木和纵梁的三维模型导入Ansys Workbench中,然后建立枕木和纵梁的优化模型进行迭代分析求解,获得枕木和纵梁截面尺寸、最大挠度和体积的最优解,再对优化前后的枕木和纵梁结构进行有限元分析比较。结果在满足弯曲强度和刚度的条件下,枕木的最优截面宽度和高度为0.044 m和0.032 m,纵梁的最优截面宽度和高度为0.148m和0.158m;优化后枕木和纵梁的总体积分别降低了41.324%和8.661%,包装箱总质量降低了34.79kg,实现了减少木材用量的优化目标。结论合理增大枕木和纵梁的截面高度可提高其刚度,适当减小枕木和纵梁的截面宽度可显著降低其体积和质量。     

基于Ansys的注塑机前模板结构参数优化设计

目的寻求注塑机前模板加强筋最佳设计参数。方法在Pro/E和Ansys Workbench软件的协同环境下,运用Pro/E参数-关系模块,以注塑机前模板加强筋结构尺寸为设计参数,建立前模板等质量模型,并运用Workbench有限元静力学分析模块和参数设计模块,迅速计算出前模板力学参数在加强筋结构尺寸取一系列给定值时的对应值,从而得到加强筋结构变化对目标变量的影响关系。最后从what-if分析中,确定在设计变量取值范围内前模板最佳设计参数。结论通过模拟试验得出,优化后的模板与原始设计相比,最大应力减小了10.9%,最大变形也相应减小,这为前模板的优化设计提供了模板加强筋的设计要点。     

基于模糊理论的机械多目标优化设计

多目标优化设计各分目标间的矛盾性和不可公度性增加了解决问题的难度,常规求解多目标优化设计方法一般只能求出问题的有效解,而得不到设计的最优结果。该文以蜗杆传动多目标优化设计为例,采用改进的遗传算法求得若干有效解后,根据模糊理论中的相似优先比法从中确定出最有效解,即最优解,并可排出它们的优劣顺序。     

基于非线性规划的包装箱组托优化设计

目的以相同规格包装箱为研究对象,求解包装箱组托码放规则的最优化方案。方法以H2DPP模型为基础,采用块启发式算法,建立非线性规划模型,利用Lingo软件求解最优码放数量及各决策变量值。结果在托盘规格一定的情况下,包装箱规格越大,目标函数值越小;托盘长宽与包装箱长宽分别成整数比时,迭代的次数要远小于其他情况。结论利用Lingo软件求解非线性规划组托模型,用时不超过0.05 s,该方案更高效、准确地解决了流通过程中包装箱的组托问题,实现了组托方法的最优化。     

基于构型设计的非标包装箱力学行为数值研究

目的 深入认识非标包装箱承力钢结构框架的力学特性,避免发生包装箱失效事件。方法 基于弹塑性力学,利用数值计算软件建立足尺度产品–框架互作用非线性有限元模型,研究框架在不同工作环境下的力学特性。结果 包装箱采用六吊点起吊与采用四吊点起吊相比,采用六吊点起吊框架安全性更高、疲劳寿命更长、变形量更小。当产品载荷接近包装箱设计载重时,六吊点起吊方式为优选方案。起吊和堆码工况框架失效均主要体现为强度失效,危险位置为型钢对接尖角应力集中处,对该位置进行局部加强可提升框架的载重能力。结论 所研究非标包装箱能够满足项目的装箱和运输需求,与常规装箱运输方案相比,具有明显的经济效益,建议研究对象起吊加速度小于1g。     

基于Ansys的水果包装一体化装置的设计

目的为了解决果农在水果包装过程中劳动强度大,在包装过程中水果易损伤等问题,设计研发一种水果自动包装收集称量一体化装置。方法将水果放入水果储存盒中,通过传送带将水果运输至分类装置处,直径大于8cm的水果经过筛选装置时触及光电传感器单片机产生记忆。随后送网装置将泡沫网送至包装口前端,1s后舵机带动剪刀将泡沫网剪断。剪断后包装装置转盘旋转(大果旋转120°、小果旋转60°),通过舵机带动四杆机构将水果推出包装装置,并完成套网落入收集装置中。LCD12864液晶屏会显示出收集盒中水果的质量与数量。结果基于通过机械设计理论,对整体装置机构进行了计算设计,利用有限元对关键点进行了结构分析,提高了包装过程的准确性和包装效率,包装速度为30个/min,包装失败率降至5%。结论通过机电一体化控制减少了人力和物力,通过单片机和驱动模块的相互配合使用提高了机器的稳定性与适应性。     

多框式箱体结构力学特性仿真分析

目的 针对不同运输包装框架进行力学特性分析,为同类的包装箱体框架结构设计提供精确可靠的设计方案。方法 以实际的2款箱体结构为例,根据不同类型的结构特征进行物理结构设计参数输入,然后分别对其进行大变形下的力学仿真分析,得到2类框架结构的静力学特性,总结得到该类框架结构的静力学结果,通过模态叠加法得到不同频率下的结构动力学响应结果,以前9阶模态为整个框架结果振动传递能量为对比进行2类框架的结果对照分析,最终对2类包装框架的力学仿真结果进行分析,实现整个过程的良性评价。结果 通过静力学结果分析,可知X形框架在大变形堆码状况下更具优势,而Y形框架在15~48 Hz中频段运输过程中更具优势,实现了不同包装环境下的多框式结构力学特性的客观分析。结论 通过使用有限元仿真的方法全面性地对2类箱体结构进行了力学特性分析,为运输包装框架设计提供了参考。     

基于 Ansys 的数控立体仓库升降车底座优化

目的为了减轻数控立体仓库升降车底座的质量,从而保证其结构强度满足要求,现利用有限元模拟升降车底座性能。方法先通过Solidworks 2010完成升降车底座的建模,再导入有限元分析软件Workbench分析其结构强度,根据分析结果修改模型,直至其结构强度满足要求。结果通过改变升降车底座的厚度和结构得出不同受力以及变形情况,并对试验结果加以分析和优化。结论厚度为4 mm的底座通过增加加强筋,结构强度满足要求,质量比厚度为5 mm底座减少20.01 kg,节省了材料,提升了系统整体的性能。