ANSYS有限元分析在微小飞轮设计中的应用

应用ANSYS有限元分析软件，建立了一种微小飞轮转子结构的力学性能有限元分析模型。针对结构参数的四种设计方案，分别计算了该飞轮转子结构在两种静力学条件下的节点应力分布及位移分布，并通过模态分析得到了相应的固有频率以及对应的振型。     

某磁浮飞轮转子系统有限元分析

为更好地分析计算磁浮飞轮转子系统的动力学特性,对其进行有限元仿真.基于已有的磁浮轴承控制律,根据相关参数计算出转子系统平衡位置处的线性化位移刚度,建立弹性支撑的磁浮飞轮转子有限元模型,用ANSYS对转子进行模态分析,研究支撑刚度和离心应力对转子系统模态和频率的影响.结果可为磁浮飞轮的信号测试和模态控制提供参考.     

双金属挤压成形的极限参数的计算机辅助设计

本文将有限元数值分析方法和人工神经网络技术结合起来，对多金属挤压成形发生断裂的极限参数进行了求解，并获得了极限参数曲线图，从极限参数图中我们可以直观地区安全区和断裂区，这在实际的生产和应用中可以合理地制订工艺提供重要的参考和依据。     

双金属挤压成形的极限参数的计算机辅助设计

本文将有限元数值分析方法和人工神经网络技术结合起来，对双金属挤压成形发生断裂的极限参数进行了求解，并获得了极限参数曲线图，从极限参数图中我们可以直观地区分安全区和断裂区，这在实际的生产和应用中可以为合理地制订工艺方案提供重要的参考和依据。     

基于ANSYS的输电铁塔非线性稳定性分析

基于非线性稳定性分析理论，以-220kV真型试验塔为工程背景，按照试验资料运用ANSYS有限元分析软件建立精细化试验塔有限元模型。对覆冰，有张力差最不利试验工况下试验塔进行非线性稳定性分析，探讨输电塔的非线性行为，得出其极限承栽力。分析结果表明，作为高耸结构的输电塔，塔架在破坏前会发生明显的塑性变形，在荷载未超过限值时...     

直驱式风电机组发电机转子支架强度分析

为实现某直驱式风电机组发电机转子支架的强度设计要求,应用有限元软件和疲劳分析软件,研究有限元方法在极限强度和疲劳强度分析中的应用.基于HyperMesh建立直驱式发电机有限元模型,采用MSC Nastran计算分析转子支架的极限强度.在极限强度不满足强度设计要求的情况下,对转子支架的结构进行优化.基于疲劳分析软件,计算分析转子支架的疲劳损伤.最终得到优化后的转子支架设计满足强度设计要求.     

发动机螺栓连接强度有限元分析

用ANSYS校核6缸发动机的连接螺栓和飞轮的强度,结果表明:在预紧工况和最大扭矩工况下,连接螺栓的受力情况基本相同,飞轮的峰值应力出现在飞轮螺纹附近;当螺栓的拧紧力矩为95 N.m时,飞轮螺纹附近区域的最大拉应力为242 MPa,满足强度要求但裕量较小,螺栓最大应力在其材料的许用应力范围内.在实际安装过程中,螺栓拧紧力矩应小于95 N.m.该仿真分析结果可为6缸发动机飞轮制造提供参考.     

航空发动机转子系统的动态响应计算

利用有限元方法建立了航空发动机双转子系统耦合非线性动力学模型,采用MATLAB计算了系统的临界转速和振型;研究了双转子结构的稳态不平衡响应,给出了双转子-机匣系统在不同转速下的运动规律,为工程中双转子系统的设计提供了一定的理论支持.     

磁电式转速传感器信号畸变预测

针对某型航空发动机试车过程中,磁电式转速转速传感器信号畸变现象，提出一种分析方法用于预测转速信号畸变情况。当转速子系统中参数不匹配时，转速信号受发动机线缆分布电容影响将出现畸变现象，畸变信号被控制器采集后表现为转速曲线异常波动。该文将转速子系统简化为LCR模型，通过模型计算与试车中实测的畸变信号对比验证模型的有效性，模型中的各项参数由仪器测试所得。转速信号经过LCR模型时，信号中的高次谐波分量被谐振放大导致信号畸变。仿真分析得到LCR模型参数和原始转速信号，同时利用离散方程计算分布电容对转速信号的影响，得到畸变信号的时域结果，实现对转速信号畸变预测。试验与计算结果对比表明：有限元仿真加离散方程计算方法可准确预测转速信号在不同转速和分布电容影响下的畸变情况。     

转子突加不平衡的碰摩响应

航空发动机等高速旋转机械在工作时会出现叶片掉块、飞失等突加不平衡情况,突加不平衡引发的碰摩可能导致转子失稳和系统的破坏.本文对一个具有非线性支承刚度的跨中转子在突加不平衡时的碰摩响应进行了数值仿真,计算发现系统在突加不平衡发生后将会出现6种不同的碰摩响应形式,给出了参数-突加不平衡转速平面上不同稳态动力学响应模式的边界曲线,同时针对系统在突加不平衡发生后减速通过临界转速时的失稳现象,给出了失稳边界,研究表明增大转子阻尼,降低转静接触刚度和摩擦系数,可以减小失稳的转速范围.分析了参数对系统瞬态响应的影响,瞬态响应随转速的变化会发生跳跃,而瞬态响应随突加不平衡偏心量的变化,在低于共振转速时是平缓增大的,而在高于共振转速时也会有跳跃发生.     

磁悬浮储能飞轮线性变参数鲁棒增益调度控制

针对强陀螺效应的磁悬浮储能飞轮转速快变引起的模型变化而带来的控制问题,设计了线性变参数增益调度鲁棒控制器.根据飞轮的线性变参数模型,设计的鲁棒增益调度控制器,能够保证其全转速范围内的鲁棒稳定性和性能.为降低控制器设计的保守性,在设计控制器时,可缩小转速区间,使控制性能得到提高.与按照非时变模型设计的鲁棒控制器相比,线性变参数鲁棒增益调度控制器可以实现以转速为参数的自适应调节,在全转速范围内,其鲁棒稳定性和性能均具有显著优势.仿真结果验证了此控制器的有效性和先进性.     

基于ANSYS/LS-DYNA高速弹头冲击仿真

高速弹头的侵彻问题是军工防护等领域研究的一个重要课题；采用有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA为平台对高速弹头侵彻靶板的过程进行了数值模拟；选取Johnson-Cook本构模型来描述侵彻过程,得到了速度为1 300 m/s的子弹侵彻6 mm靶板的速度、加速度、能量变化曲线和VonMises应力云图,从而直观地显示靶板的变形情况和动态响应,有助于分析高速弹头的撞击过程；验证了ANSYS/LS-DYNA有限元仿真在分析侵彻问题中的可行性和优越性,对改进弹头和防护材料设计具有重要意义；并为防护材料设计进行高速冲击实验的研究提供了新的途径和思路。     

The influence of failure criteria on the design optimization of stacked-ply composite flywheels

This paper presents some approaches to the optimal design of stacked-ply composite flywheels. The laminations of the disk are constructed such that the principal fiber direction is either tangential or radial. In this study, optimization problems are formulated to maximize the energy density of the flywheel. This is accomplished by allowing arbitrary, continuous, variation of the orientation of the fibers in the radial plies. The paper compares designs based on minimizing cost functions related to the (1) the maximum stress, (2) the maximum strain, and (3) the Tsai–Wu failure criteria. It is shown that the optimized designs provide an improvement in the flywheel energy density when compared to a standard stacked-ply design. The results also show that, for a given disk design, the estimate of the energy density can vary greatly depending on the failure criteria employed.     

磁电式双转速传感器测量技术研究

本文通过分析瞬时转速测量误差,提出了一种精确测量发动机飞轮瞬时转速的方法--双传感器法,并进行了模拟试验,与传统转速测量方法作了对比.试验结果表明双传感器法可以消除齿圈加工及磨损造成的角度误差,并同时使圆周齿数相对增加一倍,提高了瞬时转速测量分辨率.     

电容式微加工超声传感器（cMUT）的有限元仿真

介绍了电容式微加工超声传感器(cMUT)的基本结构和工作原理.同时使用有限元方法对cMUT的运行情况进行模拟.提出了两个ANSYS模型来阐述cMUT的塌陷电压与谐振频率.一个3D模型用来阐述制造过程中的残余应力对cMUT谐振频率的影响.另外一个3D模型阐述不同的运行环境对cMUT的谐振频率的影响.     

高速轴承动力学有限元分析方法

高速轴承是高速列车安全运行的重要部件,轴承运转过程中的动态特性直接影响 轴承的使用寿命,采用最小部件之间创建面面接触的方式,建立高速轨道客车用双列圆锥滚子 轴承的三维虚拟样机模型,利用ANSYS/LS-DYNA 分别研究客车直线匀速行驶和额定速度下以 最小转弯半径行驶两种工况下轴承运转过程的动态接触特性,得到轴承的速度特性、加速特性 以及滚子承载分布状况、接触单元法向作用力时间历程变化曲线以及保持架的振动曲线,研究 结论可以为高速轴承设计过程中模型构建方案的合理确定提供参考。     

圆环面上纤维轨迹的计算机辅助设计

曲面上的曲线造型是计算机图形领域的一个新的研究热点,而且它们在纤维织物编织,三维服装裁剪以及复合材料的纤维缠绕轨迹设计等领域有十分广泛的应用,为了解决圆环面上纤维轨迹的计算机辅助设计问题,研究了圆环面上测地线的解析解以及拟测地线数值求解的具体算法并给出了其表达式,测地线是曲面上两点之间最短距离的曲线段,在一般曲面上没有解析解,但是在圆环面上却可求出其精确的解析解,但在曲面的边沿部分,测地线因不能实现自然的折返过渡,于是拟测地线就被引进到曲面上的曲线造型设计之中,在拟测地线分析研究基础上,给出了圆环面上拟测地线的方程及数值解法,通过其在一个实例中的应用结果证明,该方法可获得织物的纺织条纹以及缠绕物体的纤维轨迹。     

Shape optimization of energy storage flywheel rotor

A flywheel plays an important role in storing energy in modern machine systems. Flywheels can store rotational energy at a high rotating speed and have the ability to deliver a high output power if the system needs a stored energy to overcome a sudden loading or keep rotating for an expected long time. The energy density (stored energy per unit mass) and the amount of rotational energy are the two essential parameters to evaluate the performance of energy storage flywheels. In order to improve the energy storage capability of flywheels, parametric geometry modeling and shape optimization method for optimizing the flywheel rotor geometry is proposed in the present paper. We first build the shape optimization model of flywheel by parametric geometry modeling method with the objective to maximize the energy density of a flywheel rotor. Then the downhill simplex method is adopted to solve the nonlinear optimization problem in multidimensional space. Finally, we obtain the optimized shapes of flywheel rotor which could significantly improve the energy storage capability and working safety performance compared with the traditional design flywheel of constant thickness rotor. It is found that the maximum structural stress constraint applied in the designed region has a remarkable effect on the shape optimization.