轻量化中基于应力驱动的单元网格构型匹配研究

为了实现结构体在满足力学性能前提下消耗最少材料,获得最轻重量的轻量化要求,提出一种基于应力驱动的单元网格构型匹配建模设计方法。将从单元网格构型库中选取的模型进行受力分析,得到不同单元网格构型所能承受的最大应力。对结构体建模进行受力分析得出结构体受力状态下三维空间应力值数据库,结合不同单元网格构型所能承受的最大应力进行匹配,实现结构体的轻量化设计。轻量化设计得到的结构体,不仅能够满足其力学性能,而且相比原来结构体的体积和重量减少了约48%,耗材更少。     

基于兴趣取向矩阵的夹钳构型优选设计研究

为了满足客户对夹持机构性能的不同需求,并使系统能够对不同构型的夹钳性能做出评判与决策,以模糊层次分析法为基础,建立夹钳机构综合性能评价指标体系,构造了夹钳不同性能取向矩阵,并引入产品性能综合性能指数,提出了在用户性能要求已知的情况下模型优选的新方法.以现有的4种夹钳结构为例, 针对不同客户的性能需求,通过综合性能指数计算验证了此方法的可行性.     

基于多目标满意度的车身轻量化方案优选

为实现车身不同轻量化方案的有效优选,提出了一种基于多目标满意度决策机理的车身轻量化方案优选方法。该方法以不同方案对应性能分析数据为基础,以质量减轻、成本降低和性能改善为目标,估测各目标对方案优选的权重,建立车身轻量化方案优选的多目标优化。基于多目标满意度决策机理,对不同方案进行综合评价,得到的综合满意度最大的方案经验证合格即为优选的轻量化方案。以车身发动机罩板为例,验证了所提方案的有效性。     

基于Agent的制造网格资源优选评估模型研究

为了解决制造网格系统中制造资源发现的优选问题,缩短用户选择最佳资源的时间,提高制造网格的服务质量,提出了制造网格系统中制造资源发现机制的结构模型,建立了包括一般性评价指标、特有评价指标和个性化评价指标的制造网格资源评价指标库,并提出了基于Agent的制造网格资源优选评估模型和具体实现算法。结合实例对该模型和算法进行了验证,结果表明所提出的模型和算法可以有效地解决资源优选问题。     

直接转移方式的木星探测器构型设计及轻量化

基于木星探测器直接转移方案设计了3种木星探测器构型并进行有限元仿真,比较发现三翼承力筒构型在满足质量包络的同时,具有最高的模态基频。以该构型为基础,对整体复合材料板铺层厚度进行尺寸优化,使得整器结构的质量从112.5 kg下降到81.5 kg,降低了27.6%。以服务舱隔板为设计区域开展局部的拓扑优化,使隔板质量从12.3 kg下降为11.2 kg,下降了8.9%。根据运载要求,对优化后整器模型进行基频验证:最小横向和纵向基频分别为9.967 Hz和23.567 Hz,满足运载基频要求,具有工程可行性。     

基于梁单元和板壳单元混合建模的折叠椅轻量化设计

为增加折叠椅骨架材料利用率,减轻折叠椅质量,降低折叠椅生产成本,以某款折叠椅为研究对象进行轻量化设计。对折叠椅进行梁、板壳单元混合建模,应用有限元分析方法获得折叠椅在极限姿态下的应力分布。在此基础上,以折叠椅主要构件的截面尺寸为设计变量,以强度、刚度为约束条件,以折叠椅质量最轻为优化目标,对其进行结构优化设计,优化后折叠椅的质量减轻了40%,经极限姿态下的静态特性验证表明其满足强度和刚度要求。     

基于有限单元法铰接式车身结构轻量化分析

针对某50t铰接式洒水车为研究对象,根据整车受力情况和铰接点受力特征,基于有限单元法建立罐体的动力学模型;以罐体轻量化设计为目标,各零件材料厚度作为设计变量,最大应力和变形量最为限定条件,开展优化设计,获取轻量化罐体结构;基于LS-DYNA对罐体进行瞬态动力学分析,分析制动行驶、水平转弯、右后轮过坑等三种典型工况下的运动状态,获取最大应力分布;基于优化后的实际车辆,采用应变片式应力测试系统,对有限元分析获取的应力较大部位进行实车测试,获取应力分布情况,并与仿真结果进行对比分析.结果 可知:满足应力和变形要求的前提下,罐体的重量减轻了17.61％;三种工况下,仿真分析获取的应力最大部位为隔板和底板相连接处,应力最大值为235.7MPa;实车测试的应力最大值发生部位与仿真分析结果一致,之间的误差在6％以内;实测值均小于优化前数值,表明优化方案是可行的,降低了极值点的应力值,表明仿真分析是可靠的.     

梯度功能材料的应用研究及发展趋势

介绍了梯度功能材料的特点与制造工艺,分析了目前梯度功能材料制备方法存在的问题以及应用领域。指出梯度功能材料的发展将朝着计算机专家系统辅助设计、低温制备、统一评价标准的方向发展。     

基于踝关节运动特性的三转动并联机构构型优选及仿真分析

根据人体踝关节的运动生理特点和并联机构的特点,以单开链为单元,基于方位特征集理论,对三转动并联机构进行了型综合;结合踝关节的特点,优选出了一种能辅助实现人体踝关节运动的三转动并联机构,并对其进行了运动学分析。基于建立的逆解方程,利用Matlab进行数据求解,最后将所得数据作为驱动函数在Adams应用可行性,同时为后续的机构尺寸优化设计提供了理论基础。     

机床轻量化设计基本单元物理性能与数据库的研究

探讨机床轻量化单元设计技术,研究壁板类单元的结构性能,构建机床轻量化设计基本单元数据库,为机床支承件轻量化设计提供科学依据.通过研究实际工程应用中机床支承件的内部结构特征,提出机床轻量化壁板类单元概念,抽象出7种壁板类基本单元,建立壁板类基本单元型谱.基于AN-SYS有限元分析方法,建立7种壁板类基本单元的参数化物理模型.在基本单元尺度参数和质量相同情况下,分别研究了7种壁板类基本单元的静动态性能.得到各种基本单元的拉、压、弯、扭静态性能,以及动态基频分布规律,为机床轻量化数据库提供数据来源.     

功能梯度材料的研究动态

功能梯度材料是一种新型复合材料，它的两侧由不同性能的材料组成，而中间部分的结构是以原子、分子级连续变化，从而消除了不同材料结合的性能不匹配因素。本文介绍了功能梯度材料的概念和开发背景，着重论述了功能梯度材料在材料设计、制备和性能评价方面的研究现状及其应用前景。     

基于功能单元的产品自适应设计系统研究

将“自适应控制”理念引入产品设计系统中,通过建立功能需求模型,使设计者的设计行为始终自动适应功能需求和产品工程规范,从而显著减少设计迭代次数,缩短设计周期,主要介绍了基于功能单元产品自适应设计的概念,功能特征及约束模型和自适应设计机制。     

基于成本模型的制造单元成组方案优选方法

考虑了设备投资成本、准备成本、物料传输成本等方面,提出了一个简单易用的成本模型,定量地计算制造单元建设和运行的成本,为可重构制造单元配置提供优选方案评估依据。算例说明了该成本模型的有效性。     

一种改进的网格模型功能梯度材料体素化算法

针对目前面向快速成形的三维CAD功能梯度材料表达方法存在的问题,分析了基于深度缓存三维模型体素法与基于八叉树结构的体素化算法,并提出一种改进的基于最小欧氏距离测度的网格模型体素化算法,以最小欧氏距离测度的网格模型体素化算法为基础,通过在体数据压缩结构RLE上增加体素逻辑坐标的方法,从而在执行效率、模型精度和修改方面达到很好的效果,所得体素模型为零件模型的功能梯度材料表达提供了良好的数据模型.     

SolidWorks有限元网格单元的划分

在SolidWorks2010的环境下,利用COSMOS的有限元分析过程中,对模型进行恰当的网格划分,既节省了计算机的资源,又能事半功倍完成分析,可以获得良好的效果。     

多尺度四边形单元网格连接方法研究

针对多尺度问题分析时在两个异构的有限元网格接触界面存在单元结点不匹配而导致结点属性不能连续传递的问题,提出了多结点四边形单元结点形函数构建方法。首先将不规则四边形单元及其多结点通过等参逆变换转成规则正方形单元及其多结点,然后在规则单元中,以每个结点为基点,沿相互正交的两个方向在本单元内寻找近邻结点,以基点与近邻结点之间的距离和它们的属性变化值来建立该结点形函数的两个乘积因子,从而构建多结点形函数和修正原结点形函数,形函数将结点属性值的影响域限制在由基点和近邻结点所确定的四边形可控区域之内,实现了两接触网格结点属性在接触界面的无缝连接,从而保证了分析区域的场量变化的连续性、一致性和各向同性。     

基于有限元法的功能梯度材料分析概述

介绍了功能梯度材料以及有限元分析法的基本概念,概括了功能梯度材料的应用现状和运用有限元方法解决问题的基本步骤,综述了有限元方法在功能梯度材料的热应力、残余应力分析等应用实例。     

液压装载机工作装置的构型综合与优选

研究11杆2自由度液压装载机工作装置的构型综合与优选。首先,介绍平面多环运动链单色与双色拓扑图的表达方法与平面多环机构多色拓扑图的建立方法;其次,基于平面11杆2自由度运动链图谱库,提出液压装载机工作装置构型综合方法,综合得到35个单铰液压装载机工作装置构型和35个复铰液压装载机工作装置构型,并绘制符合液压装载机工作装置结构特征的平面多环机构简图;第三,提出液压装载机工作装置的优选原则,优选得到18个可用于液压装载机工作装置的构型;最后,针对优选的液压装载机工作装置构型建立虚拟样机,模拟液压装载机实际作业工况,验证液压装载机工作装置创新构型的实用性。该机构构型综合与优选方法研究为具有自主知识产权的新型工程机械装备的研发提供了新思路。     

基于Midplane网格单元的Hypermesh与Moldflow软件的数据交换

CAE技术可以辅助工程师解决产品注塑成型过程中出现的各种问题,从而大大缩短生产周期,降低生产成本,提高产品质量。然而,模型的有限元前处理一直是CAE技术应用的关键环节,将直接影响到结果的准确性。论文从有限元网格的优化出发,论述了基于Midplane网格单元的Hypermesh与Moldflow软件的数据交换,从而大大地提高了划分Midplane网格生成的速度和质量,为获得准确的分析结论作保证。