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．     

基于优化设计理论的桥梁有限元模型修正

为改善桥梁有限元建模的精度,降低理论模型计算结果与实验结果之间的误差,采用模型修正技术对建立的初始有限元模型进行修正.利用桥梁模态参数识别结果,以频率残差和实测自由度上振型分量残差加权和最小为优化计算目标,无须振型扩阶,避免了由此引入误差的影响.依据工程经验对修正参数和频率变动施以约束条件,将有限元模型修正问题归结到约束优化问题.问题的求解采用基于梯度下降的优化迭代算法.仿真结果表明,经过修正后的有限元计算模型计算结果与实验结果非常接近.可以应用于动力实验模型修正.     

Application of DVA theory in vibration reduction of carbody with suspended equipment for high-speed EMU

The theory of dynamic vibration absorber (DVA) was applied to restrain the vibration of carbody for high-speed electric multiple unit (EMU). The carbody was modeled as an Euler-Bernoulli beam with the equipment mounted on the chassis regarded as a DVA. Suspension parameters of the equipment were optimized based on the modal analysis of the beam and parameter optimization of the DVA. Vertical motion equations of the carbody and equipment were derived to study the effect of the suspension parameters on the vibration of carbody, which included the suspension frequency, damping ratio, mounting position and mass. Then a 3D rigid-flexible coupled vehicle system dynamics model was built to simulate the response of carbody and equipment to track excitation. The results show that the equipment mounted on the carbody chassis can be regarded as a DVA to reduce the flexible vibration of carbody, and the optimum suspension frequency can be calculated theoretically with the first-order vertical bending mode of carbody considered. Heavy equipment should be mounted to the carbody center as close as possible to obtain a significant vibration reduction, while light equipment has quite limited contribution to that. Also, a laboratory test was conducted on the full-scale test rig which shows a good agreement with the theoretical analysis and dynamic simulations. The faster the vehicle runs, the more significant are the advantages of the elastic suspension.     

饱和-非饱和渗流作用下边坡稳定分析的混合法

针对边坡稳定分析条分法存在的问题，在饱和－非饱和渗流不动网格有限元计算的基础上，用土体单元所受的渗透力代替其周边的孔隙水压力，达到利用渗流计算时的剖分网格和计算结果，直接连续进行渗流作用下的边坡稳定分析的目的，并有用数学规划中的单纯形法自动寻找最小安全系数，算例表明，该方法具有一定的实用性，并为考虑降雨等引起的饱和－非饱和不稳定渗流作用下的边坡稳定问题的分析提供了实用的工具。     

用有限元法实现电极形状的优化设计

基于二维静电场的有限元法,本文采用形状校正法实现了电极形状的优化设计。对优化设计软件中的诸多问题进行了探讨,以保证电场强度的精度,提高优化设计的效率。应用这一方法分别对100kV SF_6绝缘电压互感器内高压绕组均压环和500kV电力变压器高压出线模型套管均压球进行了电极形状优化设计,使其上最大最小电场强度之比分别从1.81和1.68降至1.07。     

盘型悬式绝缘子瓷件的应力分析和结构优化

为减少盘型悬式绝缘子断裂事故的发生,研究了绝缘子瓷件的应力水平以及结构的优化.建立盘型悬式绝缘子的有限元模型以计算绝缘子受拉伸作用下的应力分布特性,以及在不同拉力方向的作用下,绝缘子瓷件上的应力情况.采用有限元和机器学习相结合的方法对绝缘子的结构进行优化.结果表明:在拉力作用下,瓷件与水泥胶合剂的接触面部分分离,导致绝...     

考虑侧碰的汽车B柱加强板材料性能梯度优化

为减轻汽车B柱的重量、提高B柱的侧面抗撞性及简化B柱的加工工艺,提出利用高强度钢板热成形技术生成变屈服强度的单一厚度B柱加强板对原车进行改进的措施。为了使热成形B柱的材料梯度分布趋于合理,利用有限元数值模拟对其进行了优化设计。以某轿车为例,基于响应面数值优化方法,采用部件碰撞仿真分析,对热成形B柱加强板的材料性能梯度分...     

非线性破坏准则下岩石地基承载力的影响因素

传统的地基承载力计算基于Mohr—Coulomb线性破坏准则,但试验数据表明几乎各种岩石强度包线与法向应力呈非线性关系,岩石强度包线服从修正Hoek—Brown非线性破坏准则。为此,采用Hoek—Brown非线性破坏准则和“多切线法”,根据极限分析中的上限理论,利用Matlab软件平台和非线性“序列二次规划”优化方法,编制相应程序来计算岩石地基的承载力,分析岩石地基承载力的影响因素,计算结果表明：岩石地基承载力的主要影响因素是岩石的GSI和mi,但自重γ、超载q和开挖扰动系数D在GSI较小时对岩石地基承载力影响较大;与前人研究成果的对比分析发现,采用“单切线法”会过高估计地基承载力值,存在较大的风险,采用“多切线法”理论上较之更加严密,计算结果更接近真实值,具有较高的实用价值。     

嵌岩桩的优化设计方法研究

结合结构最优化设计概念和有限元分析,建立了嵌岩桩优化数值模型,提出了嵌岩桩目标优化设计的方法.与传统设计相比,通过对嵌岩桩进行桩径和嵌岩深度优化设计可满足桩沉降和承载力的双控要求,使桩端阻力、桩侧阻力能最大限度地得到发挥,有效减少工程投资.以ABAQUS有限元软件为平台,可以成为解决嵌岩桩实际工程问题的个性化工具和仿真研究环境.利用它可以模拟嵌岩桩成桩基本过程,分析嵌岩桩荷载—沉降特性,并对嵌岩桩进行了优化设计.     

捞雷具夹紧机构夹紧力与鱼雷体承载能力的研究

捞雷具用于水下半埋状态实验鱼雷打捞.文中以水下半埋状态鱼雷打捞为研究对象,依据捞雷具工况初步确定了夹紧机构夹紧力,利用薄壳强度理论对鱼雷壳体的强度和稳定性进行了计算,证明了夹紧机构夹紧力的大小是适当的.并利用大型结构分析软件ANSYS,采用有限元方法,对鱼雷壳体的强度进行了计算.根据有限元法获得的计算结果与解析法计算结果相比较,验证了有限元法的可靠性.为捞雷具夹紧机构的结构设计和优化提供了理论依据.     

半挂车车架三维有限元分析

针对半挂车车架的变形破坏问题,利用Pro／Engineer软件的实体造型和Pro／MACHANICA结构分析进行半挂车车架有限元分析研究,找出车架的危险区域,进而寻找车架强度和刚度的改进方法,从而奠定了以Pro／MACHANICA有限元分析方法为基础的车架结构优化设计基础。     

基于人工神经网络的凸轮轴铸造过程数值模拟优化研究

在实测铸铁凸轮轴铸造温度场的基础上，研究了人工神经网络技术在铸造数值模拟优化中的应用。首先采用三维有限元方法模拟了凸轮轴充型凝固过程的温度分布。在温度场实测方案中，设计了7个热电偶测温点。通过实测数据与模拟数据的比较，确定有限元模拟的最大相对误差为4．54％，CPU时间为3200s。人工神经网络采用了基于自适应学习率一动量项的误差反向传播梯度下降算法，并以温度场实测数据及有限元模拟数据为样本，进行了充型凝固数值模拟的优化。神经网络优化处理后模拟的最大相对误差为1．98％，CPU时间为670s，从而在模拟精度和效率上均优于传统有限元法。在铸造过程模拟中引入神经网络优化具有良好的可行性。     

半挂牵引车车架的强度特性分析

根据某型半挂牵引车车架的结构特点和使用工况,详细讨论了半挂牵引车车架不同结构有限元组件的连接和边界条件的设定,建立了半挂牵引车车架系统的有限元模型,计算了四种载荷工况时的车架应力并进行了车架的固有模态特性分析。发现该车架具有较好的静态强度和动态特性：弯扭工况时车架纵梁后部出现最大应力,但也能满足强度要求;车架的固有频率避开了悬架振动频率和发动机激励频率;但前后钢板弹簧支架处于两种振型的拐点,会出现较大应力。     

AGENT based structural static and dynamic collaborative optimization

A static and dynamic collaborative optimization mode for complex machine system and its ontology project relationship are put forward, on which an agent-based structural static and dynamic collaborative optimization system is constructed as two agent colonies: optimization agent colony and finite element analysis colony. And a two-level solving strategy as well as the necessity and possibility for handing with finite element analysis model in multi-level mode is discussed. Furthermore, the cooperation of all FEA agents for optimal design of complicated structural is studied in detail. Structural static and dynamic collaborative optimization of hydraulic excavator working equimpent is taken as an example to show that the system is reliable.     

粉喷桩与土工格栅联合加固技术有限元计算方法中的几个问题

本文就有限元方法中几个关键问题，针对粉喷桩与土工格栅联合加固技术加以分析，并选择了合理的计算模型和计算方法。     

有限差分强度折减法求解边坡稳定性

在比较传统的极限平衡法和有限元强度折减法的同时,介绍了有限差分强度折减法的原理和具体步骤。基于有限差分FLAC程序,通过算例研究了有限元强度折减法与有限差分强度折减法的计算结果,验证了有限差分强度折减法的可靠性。分析了有限元强度折减法与有限差分强度折减法计算结果的差异性,并指出了有限差分强度折减法的优点为能够对具有复杂地质条件的边坡进行稳定性分析,可考虑土体的非线性弹塑性本构关系,能够模拟土坡的失稳过程及其滑移面形状,可直接采用摩尔-库伦屈服准则,适用于可能产生大变形的边坡。并得出了有限差分强度折减法适用于边坡的稳定性分析且满足工程精度需求的结论。     

微型电动车车架结构分析与优化设计

汽车车架作为汽车联结各种零部件的基体,承载着来自路面和其他部件的各种复杂载荷的作用,其刚度与强度对汽车整体设计起到重要作用。对车架进行改型设计是产品优化改进的一个重要部分。文章基于三维设计软件UG和有限元分析软件Ansys,对微型电动车车架结构性能进行了分析,并在满足强度和刚度的条件下,对车架结构进行了优化设计,开发出一种适合各种路面行驶的新型电动车车架结构。     

LX200摩托车车架有限元分析及强度评价

综合运用CATIA、MSC.PATRAN等软件,结合摩托车车架结构特点和实际承载情况,建立了LX200摩托车车架有限元计算分析模型;通过模型检查,验证了模型的可行性和有效性;在此基础上对车架进行了有限元分析,并根据计算结果对车架进行了强度评价.结果表明,LX200摩托车车架设计较保守,具有较大的轻量化设计空间.     

基于有限元分析的万向联轴器十字轴优化设计

利用ANSYS软件对轧机主传动系统的万向联轴器十字轴进行三维有限元分析,在此基础上,以十字轴所承受的最大主应力最小作为追求目标,在ANSYS软件中对其主要参数进行了优化,得出了较为理想的结果.     

基于差异演化算法的高速储能飞轮形状优化设计

采用差异演化算法对高速储能飞轮的形状进行优化,以实现储能飞轮具有最大的质量能量密度,并且以在高速旋转的状态下满足强度要求为设计目标。针对差异演化算法进化速度依赖种群个体差异的特点,提出权重因子随种群聚集度变化而变化的策略,并增加混沌变异操作,以提高算法跳出局部最优的能力。构建了仿真优化程序,通过Visual C++6.0调用通用有限元软件ANSYS来计算飞轮的应力分布。通过优化计算得到了满足强度要求的质量能量密度最大的飞轮形状,与同质量的圆盘飞轮相比,转动惯量提高了28.39%。