重型数控铣镗机床方滑枕有限元分析与优化

方滑枕的静动态特性直接影响整个机床的精度、加工性能和产品质量。本文运用三维软件建立了重型数控落地铣镗机床方滑枕、铣轴和镗轴的三维模型。根据机床的实际工作情况对方滑枕的受力和边界约束条件等进行了分析计算。通过分析得知其结构特性满足加工的条件要求,但其强度安全系数较大,结构比较臃肿,具有一定的优化空间。故将有限元方法和优化技术相结合,对其结构进行了以减重为目标以静态参数为约束的优化设计。     

地铁座椅结构分析与轻量化优化方法

地铁座椅的轻量化设计对于降低地铁车辆成本、节约原材料和能源消耗具有重要意义．针对某地铁座椅的轻量化设计要求,提出了一种有限元分析与试验验证相结合的轻量化优化方法．首先,采用有限元分析软件ANSYSWorkbench对地铁座椅结构进行了强度分析,在此基础上提出了轻量化优化方案,并通过有限元分析初步验证了轻量化优化后的座椅结构满足强度要求．其次,以实际加工好的地铁座椅为试验对象,模拟实际工况,设计并实施了静载试验和动载试验．试验结果一方面检验了有限元计算分析结果的有效性,另一方面进一步验证了地铁座椅结构轻量化优化的合理性．通过探讨有限元分析与试验验证相结合的方法在地铁座椅设计中的应用,为地铁座椅轻量化设计提供了一种快速、有效的现代设计手段．     

基于环境激励的桥梁结构动力测试及模型修正

桥梁结构的动力特性是结构动力计算和抗震分析的基础,也是桥梁健康状况监测的一个重要指标.首先根据设计图纸建立了312国道上的一座公跨铁立交桥的三维有限元模型,分析了桥梁的动力特性,同时通过环境振动测试获得了桥梁的实测动力特性,然后在灵敏度分析和优化理论的基础上,选取了一组设计参数,对桥梁的有限元模型进行了修正.修正结果表明该方法简单有效,修正后的有限元模型能够较好地反映桥梁的动力特性,可用于检测桥梁在复杂外力作用下的动力响应,能更好地为后期的损伤识别和健康评估服务.     

约束阻尼板优化设计方法

在约束阻尼板振动实验基础上,建立了约束阻尼板的动态有限元模型,并对经实验验证的有限元模型运用NASTRAN程序对该约束阻尼板进行不同几何、材料参数下的仿真计算,得到相应的谐振频率和结构损耗因子.通过非线性拟合,建立了约束阻尼板谐振频率和结构损耗因子与几何、材料参数的参量拟合公式,基于该参量拟合公式,提出了优化设计方法,并成功应用于结构的优化设计.     

大客车车身结构多工况综合优化分析

建立了某半承载式大客车车身骨架结构的有限元模型,基于NASTRAN软件平台进行3种工况下的截面尺寸综合优化,确定了最优的综合优化方案. 通过分析校核可知,采用结构综合优化方法,可以在确保大客车车身刚度、强度和模态等性能指标的前提下,实现结构多工况优化分析和车身结构的轻量化.     

车下悬挂设备布局优化

利用iSIGHT的集成优化功能,集成了强度刚度分析软件Ansys和Hypermesh的网格控制模块Hypermorpher,对车下悬挂设备的布局进行了优化.针对大型工程布局设计空间复杂、结构分析所需时间长等困难,采用了组合优化策略进行优化.     

除尘器壳体纵梁承载性能的非线性分析

大型电除尘器钢结构为空间杆系与壳体混合结构体系,杆件种类多,受力状态复杂。传统的设计方法不能明确结构体系的承载性能,需进一步分析其非线性承载性能,并优化结构体系和构件截面。运用有限元软件ANSYS,对某大型电厂300MW机组电除尘器壳体钢结构纵向大梁(仅有弯矩作用下及较大轴力、弯矩共同作用下)建立有限元模型,对整体结构进行静力分析、特征值屈曲分析及极限承载力分析。以分析结果为依据对仅有弯矩作用下的纵梁提出优化方案建议。计算结果表明,两类梁模型均满足设计荷载下的承载能力要求。     

AAQ6370型轿车车身的动态特性分析

应用通用大型结构分析软件ＭＳＡＰ。对半承载式桥车车身进行有限元动力分析，并借助于ＣＲＡＳ模态分析系统软件。进行试验模态分析，验证有限元分析结果。通过车身动态分析，提出车身结构的动力方面所存在的问题和相应的改进措施，为国徽结构的态设计和优化设计提供依据。     

基于AWE的矿用防爆轴流风机叶柄断裂分析

针对某矿用防爆轴流式主通风机经常出现叶柄断裂的现象,用有限元技术分析了该型号风机叶轮的动静态力学特性,找出叶柄断裂的原因并提出叶轮设计的改进措施。使用UG软件建立叶轮的三维模型,基于有限元分析软件ANSYS Workbench（AWE）进行计算模态分析和结构静力学分析,得到了该叶轮的动静态力学特性,结果表明：叶柄的断裂是由于叶轮容易工作在共振频率范围内和叶柄结构存在应力集中的原因。最后提出了防止叶柄发生断裂的改进措施,采用改进措施后,消除了叶柄断裂的现象。     

薄壁覆盖件结构优化中敏度分析的研究

分析了在薄壁覆盖件结构优化中应力敏度和位移敏度的计算方法 ,利用有限元法进行结构分析和敏度计算 ,推导出敏度的计算公式 ,并应用于薄壁覆盖件的结构优化设计 ,得到了满意的结果 .薄壁覆盖件的有限元分析采用了板单元和梁单元 ,应用实例的计算结果表明 ,应力敏度、位移敏度等的计算方法准确、可靠     

往复压缩机轴系断轴烧瓦及结构优化

针对某6列往复压缩机出现断轴、烧瓦的现象,利用有限元法对不同典型方案进行模态和动态响应数值模拟,提出了旨在减小轴系固有频率的优化方案.分析结果表明,断轴、烧瓦是轴系扭转共振所致,通过减小轴系各列间轴段直径,使7倍压缩机转速与1阶扭转固有频率比从1.036增加到1.056,共振现象即可消失.该优化方案不仅避免了机组振动,解决了断轴、烧瓦问题,而且还有效地降低了制造成本.     

基于灵敏度分析的机枪结构动态特性优化研究

目的研究机枪结构的动态特性优化．方法利用基于模态试验的灵敏度分析方法,依据模态叠加原理,提出了一种结构动力修改思路．结果由模态试验和灵敏度分析,获得了某机枪的动态特性和影响其动态特性的敏感部位,并利用有限元动力响应模型计算了位移响应曲线．结论计算结果表明：该方法有效并且正确,改善了机枪动力学特性．     

快堆装载机支臂结构的动静态性能拓扑优化设计方法

摘要：针对快堆装载机支臂结构的动静态性能和轻量化设计要求,采用有限元法验证了原结构的安全性,提出了一种基于变密度法固体各向同性惩罚微结构（SIMP）,通过引入标准化系数建立起将多工况刚度和动态多个低阶关键固有频率归一为组合柔度指数最小的动静态多目标拓扑优化数学模型,并得到了合理的整体Pareto解。分析结果表明,根据拓扑优化结果改进设计的支臂动态性能明显提高,在安全停堆（SSE）工况下最大Tresca应力减小约10%,结构重量减轻约21.5%,较好地达到了既提高性能又减轻重量的结构优化目标。     

立式微铣床结构的优化设计与分析

在立式微铣床的设计期间,对机床常用结构进行拓扑优化分析,初步确定龙门结构基本形状。然后通过Ansys Workbench中的Design Exploration模块设计仿真实验,采用响应面法(RSM),以减小静力变形量和应力为目标,对立式微铣床龙门结构的跨度和高度参数进行了优化,利用权函数法得出该模型下的最优结果,加强了立式微铣床龙门结构稳定性。最后通过有限元分析软件对该立式微铣床整机结构进行了动静态特性分析,对微铣床结构设计上能否满足设计要求进行了校核。     

基于灵敏度解析的微机械陀螺结构优化方法

以一种音叉振动式微机械陀螺为研究对象,对其复杂多自由度模型的24个设计参数进行灵敏度解析,分别计算其对系统驱动模态和检测模态固有频率的动态灵敏度,筛选并确定出5个对最终输出性能影响最为关键的尺寸参数;以这5个参数为设计变量,并以系统输出特性作为优化目标对微陀螺结构进行了优化.灵敏度解析方法的应用有效解决了微陀螺结构优化过程中所存在的计算量大、解析时间长等实际问题,对相关MEMS器件的结构优化设计研究具有一定的参考价值.     

重载机器人横梁结构静动态特性分析与优化

为了探究并改善重载桁架机器人横梁结构在承受极限负载压力下的静动态特性,利用有限元方法分析该结构的静动态特性并进行结构优化. 静态分析结果表明,横梁结构在承受极限负载17 800 N的压力下,横梁结构在Y方向上的最大变形量为0.470 mm. 动态分析结果表明,横梁结构的前6阶固有频率为47~134 Hz. 谐响应分析结果显示了前3阶固有频率对结构的影响. 优化结果表明,在中心复合设计(CCD)与最佳填充空间设计(OSF)2种不同实验设计方法下,OSF实验设计方法具有更好的优化效果. OSF实验设计优化后,横梁结构的质量降低了1.47%,总变形量降低了18.41%,频率降低了13.48%.     

声振耦合声场分析与声辐射结构优化

为实现内声场和外声场同时存在的强耦合声辐射预报和噪声优化,建立有限元/边界元强耦合方程,并给出两种声功率灵敏度的求解方法。首先给出结构和内声场的声振耦合有限元方程,并考虑外声场声介质对结构的反作用,根据交界面力和法向速度的连续性建立有限元/边界元强耦合方程;然后针对声功率拓扑优化中单元灵敏度分析时难以解耦的问题,将声功率转化为以结构位移为变量的表达形式,并修改伴随方程,实现将该方法扩展至强耦合优化问题中;同时针对伴随变量法(adjoint variable method,AVM)推导过程复杂的问题,提出声功率灵敏度的直接求导法;最后采用线性化刚度方法将结构单元相对密度作为连续设计变量,对不同的结构材料和声介质组合优化问题展开研究。对比计算表明:该耦合模型计算的响应值与采用无反射边界的有限元法计算结果基本吻合;直接求导法和伴随变量法均可使迭代达到收敛,但直接求导法推导过程更简洁高效;数值优化算例证明优化算法的适用性较好,在声功率优化设计中的有效性。     

“箱中箱”结构立滑板的有限元分析及其优化设计

为了提高机床"箱中箱"结构立滑板的动静态特性,增强机床整机的刚性,在CAD/CAE集成仿真设计平台下,对立滑板分别进行静力学和模态分析,结果表明Y、X向的静刚度有待提高,凸振和摆动较为明显。对此,设计4种改进的立滑板,提出基于模糊变换的动静态性能综合评价法,并从中优选出最佳的改进方案。对改进后的立滑板进行动态优化设计,得到最优的立滑板结构。研究表明:对立滑板进行结构改型和尺寸优化设计能有效地提高动静态性能。     

基于FEM的数控弧齿铣齿机立柱结构静、动态设计

借助有限元分析软件,运用结构动态设计原理和基于有限元法的变量化分析技术对数控弧齿铣齿机立柱部件进行动、静态特性分析,并以立柱结构的侧板宽度为几何参数进行灵敏度分析,找出原设计中的不足,并在结构及尺寸上加以改进．结果表明,改进后立柱的动、静态性能得到显著的提高,为机床设计和改造提供了依据．     

大跨径人行天桥静、动载试验检测与评价分析

对长安大学人行天桥进行静、动载试验检测,基于结构损伤识别和承载力评定原理建立了桥梁的有限元数值分析模型,针对该人行天桥的结构特点、结构外观检查结果和使用现状设计了静、动载试验检测方案。对现场静、动载试验数据和数值模拟结果进行了对比,并对该类桥梁结构的承载力与安全性评估、健康检测及损伤诊断过程进行了具体的分析和介绍;对结构性能和使用状态进行了综合评价,并根据其结构损伤和病害特点进一步提出养护方案。结果表明,该桥虽受力状况复杂,但使用状况基本完好。