电磁超声换能器在金属板厚度检测中的优化

为了提高电磁超声换能器（electromagnetic acoustic transducer,EMAT）在金属板厚度检测中的换能效率,利用ANSYS有限元软件对用于铝板厚度检测的电磁超声横波换能器进行三维建模与仿真.在仿真过程中,确定了电磁超声横波在铝板中的传播形状与方向,并以正交试验优化设计方法为指导,研究了电磁超声换能器的不同因素、不同尺寸对其换能效率的影响,并据此对EMAT模型尺寸进行了优化.通过实验验证,优化后EMAT得到的回波信号幅值是原始模型回波信号幅值的5倍,并且信噪比较高.     

电磁超声表面波辐射声场的三维有限元分析

为了得到电磁超声表面波换能器在被测试件表面和内部的辐射声场分布,采用ANSYS有限元仿真软件对电磁超声换能器辐射声场进行仿真.建立了电磁超声换能器三维有限元模型并进行了优化,给出了被测试件中感生涡流与换能器激励线圈参数的量化关系.通过电磁结构耦合的方法得到被测试件内部及表面不同方向质点的位移变化,分析了在被测试件内部的辐射声场分布,并给出了被测试件表面辐射声场的指向性规律.根据仿真模型搭建了电磁超声探伤平台,实验结果与指向角仿真结果基本吻合.实验结果表明：对电磁超声表面波辐射声场的有限元仿真,为其设计优化、实际探伤范围的确定、接收线圈放置位置,以及收发装置的安装角度提供了依据.     

电磁超声检测系统阻抗匹配电路优化设计

为了提高电磁超声检测系统的检测效率,首先使用ADS电路开发软件设计阻抗匹配电路,而后利用MULTISIM仿真分析软件对所设计的阻抗匹配电路进行仿真分析,最后采用相应的电磁超声检测设备进行物理实验。研究结果表明：相比较于未经阻抗匹配设计的电磁超声检测系统,经过阻抗匹配设计后的检测系统,检测效率更高,实用价值更好。     

芯片键合纵弯复合超声换能器的设计与试验

为了解决当前采用一维纵向超声加载模式进行芯片键合时造成结合面不充分的问题,设计纵弯复合超声能量加载模式的压电超声换能器,实现轴向纵振和水平弯振复合的超声振动代替传统单一的轴向振动. 采用ANSYS软件,对换能器有限元模型进行模态分析和谐响应分析,得到换能器纵振和弯振模态的谐振频率及振型. 通过调节换能器结构尺寸,实现纵振与弯振模态的简并. 采用阻抗分析仪对样机的频率和阻抗进行测试,使用激光多普勒测振仪测试换能器的纵振与弯振幅值,测试结果与有限元仿真计算结果一致,发现纵向与弯曲振幅均随着驱动电压的增加呈近似线性上升趋势, 证明设计的压电换能器实现了纵弯复合振动.     

多体动力学与有限元联合仿真的时变载荷历程模型

针对目前仿真异构系统之间信息难以集成与共享和仿真分析的准确度与效率不高等问题,提出面向多体动力学与有限元联合仿真的时变载荷历程模型.构建时变载荷历程模型,通过对多体动力学载荷文件的提取与转化,利用ANSYS参数化设计语言(APDL)与宏命令进行二次开发,将载荷文件导入有限元分析系统中,把曲面离散为小单元的网格面,根据载荷分布特征函数与曲面的形状,计算出曲面上各节点所受的载荷,自动将载荷离散并加载到需加载的曲面上,从而实现多体动力学与有限元异构系统信息的联合仿真,有效提高仿真分析的精度和效率.     

一种直线开关磁阻发电机的设计与有限元分析

用于海浪发电的传统直线开关磁阻发电机存在发电效率低、径向磁拉力较大以及噪声大等问题.为了提高直线开关磁阻发电机的发电效率、减小径向磁拉力、降低噪声,基于开关磁阻发电机和永磁发电机的工作原理,设计了一种新型结构的永磁双边直线开关磁阻发电机,采用Ansoft Maxwell软件对发电机2D模型进行有限元分析,研究了发电机径向磁拉力及电磁特性.仿真结果表明,发电机结构及参数合理,相与相之间实现了零互感,与传统直线开关磁阻发电机相比,径向磁拉力明显减小,磁链值增大,提高了发电效率.     

单相开关磁阻电机径向力的研究

针对开关磁阻电机特殊双凸极结构和非线性磁饱和产生较大电磁噪声的问题,设计一台相数最少的新型结构单相开关磁阻电机。对引起电磁噪声的径向力进行计算,分析径向力的产生原理和分布情况,采用有限元仿真软件Ansoft对其进行静态和动态磁场的仿真,并从结构参数出发对定子所受径向力进行优化,从而减少单相开关磁阻电机的电磁噪声和转矩脉动。     

车轮传感器电磁分布研究

针对车轮传感器是保证铁路运输安全、提高运输效率及管理系统自动化所必需的一种核心设备问题.通过分析了车轮传感器的工作原理,利用Ansoft Maxwell 3D有限元仿真软件对传感器电磁系统进行了仿真.在建立合理的车轮传感器电磁仿真模型的基础上,分析了线圈的位置和角度对传感器电磁分布产生的影响,优化了发送和接收线圈的结构,对车轮传感器的设计和研制具有一定的指导意义.     

一种新型圆锥变幅杆的节点设计与试验分析

为了解决传统超声加工系统中谐振频率飘移及能量损失的问题,基于变截面杆纵振波动方程,在考虑固定件——法兰盘外观尺寸的前提下,首先建立一种新型圆锥变幅杆的节点计算公式,避免了传统超声加工系统设计时因不考虑连接处尺寸而造成系统变幅杆节点实际位置与理论计算不重合的问题,为超声振动系统稳定加工提供一定的理论支撑;其次,基于所建立的新型节点计算公式,分析法兰盘外观尺寸变化对节点位置的影响;最后,进行振动性能试验和有限元仿真验证。结果表明,与传统变幅杆设计理论相比,基于新型变幅杆节点计算公式所设计的变幅杆谐振频率更接近于设计频率,放大系数更大,振动效果更佳,证明基于该理论所设计的声学系统较为可靠。     

高速异步电机设计探讨

结合高速电机的特点,通过运用有限元联合仿真,从结构设计、通风散热设计、电磁设计等方面进行设计分析计算,确定整机的优化电磁结构。     

基于Maxwell的电磁阀仿真与分析

针对电磁阀传统设计方法中,产品设计周期长、试制实验费用高等问题,本文采用有限元方法在产品设计初期对电磁阀的性能进行预测。首先,运用Ansoft Maxwell软件分别建立了电磁阀的三维与二维有限元模型,进行了磁场分析与电磁力计算,通过比较发现三维模型与二维模型计算结果与测试结果均吻合较好。最后,在二维模型的基础上,运用Maxwell软件的参数化设计功能进一步分析了不同初始间隙、不同驱动电压对电磁力的影响。结果表明,基于Maxwell的电磁阀有限元仿真能够在产品的设计初期快速地预测电磁阀的性能,为电磁阀的设计与优化提供理论指导。     

基于超声波的钢板防腐层剥离检测方法

针对管道防腐层破损和剥离的检测问题,从钢板防腐层模型出发,提出了一种基于超声波的钢板防腐层剥离检测算法.该算法利用兰姆波在单层介质和双层介质中的传播特性,得出了不同传播介质与超声波传播速度变化的关系.在有限元仿真软件ANSYS环境下构建了裸钢板模型及外壁涂有防腐层的钢板模型,分别在这两种模型下进行受力振动产生超声波,并对超声波的传播速度进行对比分析.通过仿真计算得出,超声波在有防腐层钢板中比在裸钢板中的传播速度慢,根据仿真模型搭建实验平台,验证了仿真结果的正确性,从而可进行基于超声波的钢板防腐层剥离检测.     

泡沫铝填充件对薄壁圆管结构压缩稳定性提高的研究

采用非线性有限元LS-DYNA软件仿真与试验两种方法,研究了泡沫铝填充件对薄壁圆管碰撞稳定性的改善.首先,根据碰撞力要求,设计选择了薄壁圆管及泡沫铝填充件各参数;通过样件试验与有限元仿真计算,两者获得了较为一致的结果,从而证实了设计的合理性及非线性有限元仿真的可行性.最后,把上述结果应用于列车被动安全装置防爬器的碰撞仿真中.     

Effect of ultrasonic power and casting speed on solidification structure of 7050 aluminum alloy ingot in ultrasonic field

With the experiment and finite element simulation, the influences of power ultrasonic on the solidification structure of 7050 aluminum alloy ingot in semi-continuous casting were researched, and the effects of casting speed on solidification structure in ultrasonic field were also analyzed. The experiment and simulation results show that the solidification structure of the ingot is homogeneously distributed, and its grain size is obviously refined at ultrasonic power of 240 W. The average grain sizes, which can be seen from the Leica microscope, are less than 100 μm. When the casting speed is 45-50 mm/min, the best grain refinement is obtained.     

梁端加强板构造对可更换耗能梁段受力性能的影响

为了改善可更换结构体系中可更换耗能构件的受力性能,提出一种梁端端板螺栓+加强板连接构造的可更换耗能梁构件。设计并制作了2个足尺的剪切屈服型可更换耗能梁试件,对其进行拟静力反复加载试验,并采用ABAQUS软件进行有限元模拟分析,探讨梁端连接构造对可更换耗能梁破坏模式、承载力、梁端塑性应变等特征的影响。试验结果表明：试件的破坏模式为腹板-加劲肋焊缝断裂或翼缘-端板焊缝断裂,试件具有良好的承载力和耗能能力;梁端加强板构造能有效转移梁端翼缘-端板焊缝区域的塑性应变,避免构件提前发生翼缘-端板焊缝断裂,导致无法满足其变形和震后可更换需求;有限元模拟结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的有效性。对5类梁端加强板构造模型进行非线性分析,结果表明,该类梁端构造均能改善梁端翼缘-端板焊缝区域应力集中现象,优化其受力特征。提出可更换耗能梁梁端端板螺栓+加强板构造的设计方法,并通过有限元模型验证了其可行性。     

某型号尾罩结构的分析与优化

针对某尾罩模型的设计，先采用未加筋的鞍形旋转壳，进行了弹塑性破坏分析，并进行了1：2的光壳缩比模型实验，得出应该加筋的结论。后又进行了加筋方案的计算分析及实验，最终确定了加一道顶部加强筋的低拱高方案。     

Machining Deformation Prediction of Thin-Walled Part Based on Finite Element Analysis

For the problems of machining distortion and the low accepted product during milling process of aluminum alloy thin-walled part, this paper starts from the analysis of initial stress state in material preparation process, the change process of residual stress within aluminum alloy pre-stretching plate is researched, and the distribution law of residual stress is indirectly obtained by delamination measurement methods, so the effect of internal residual stress on machining distortion is considered before finite element simulation.Considering the coupling effects of residual stress, dynamic milling force and clamping force on machining distortion, a three-dimensional dynamic finite element simulation model is established, and the whole cutting process is simulated from the blank material to finished product, a novel prediction method is proposed, which can availably predict the machining distortion accurately. The machining distortion state of the thin-walled part is achieved at different processing steps, the machining distortion of the thin-walled part is detected with three coordinate measuring machine tools, show that the simulation results are in good agreement with experimental data.     

基于ANSYS的渐开线直齿圆柱齿轮仿真分析

利用有限元软件ANSYS的建模功能,建立渐开线标准直齿圆柱齿轮的二维和三维有限元模型,在此基础上对静载荷作用下齿轮的齿根应力和齿轮变形进行有限元分析,比较二维模型和三维模型的模拟结果,并与传统的齿轮强度计算方法作比较,指出传统计算方法的不足,为齿轮优化设计提供1种新的设计方法和理论依据。