大型锅炉支架结构承载性能的有限元分析

为准确快速地求解重型锅炉支架承载能力、变形和应力分布等,根据某重型锅炉支架结构的特点,利用ANSYS建立有限元模型.为真实反映整个支架的结构,减小因大量简化和近似带来的求解误差,所有梁柱的截面尺寸均与实际结构相符;在支架刚度和强度校核中考虑支架自重、锅炉重量和风载荷对支架的共同作用;对外围立柱进行变截面分析.计算结果表明当前设计的结构承载体是可靠的,支架变截面分析可以为进一步优化支架截面尺寸提供参考.     

圆平膜片弹性特性的分析及其优化设计

针对圆平膜片在传统设计中存在的计算繁琐、效率低下和精度不高等缺陷,应用ANSYS建立圆平膜片有限元模型,并提出圆平膜片弹性特性分析与优化设计的方法. 该方法用ANSYS仿真分析周边固支圆平膜片的弹性特性以及弹性体应力和位移分布情况;通过对圆平膜片的应力、应变及其静态和动态特性的计算,研究弹性体结构尺寸参数和载荷对弹性特性的影响规律;通过对模型的优化设计,使圆平膜片的性能指标得到进一步优化,弹性元件的设计精度得到提高.该方法对于仪器仪表中圆平膜片的参数优化设计具有一定指导意义和实用价值.     

圆平膜片弹性特性分析与优化设计

针对圆平膜片在传统设计中存在的计算繁琐、效率低下和精度不高等缺陷,应用ANSYS建立圆平膜片有限元模型,并提出圆平膜片弹性特性分析与优化设计的方法. 该方法用ANSYS仿真分析周边固支圆平膜片的弹性特性以及弹性体应力和位移分布情况;通过对圆平膜片的应力、应变及其静态和动态特性的计算,研究弹性体结构尺寸参数和载荷对弹性特性的影响规律;通过对模型的优化设计,使圆平膜片的性能指标得到进一步优化,弹性元件的设计精度得到提高.该方法对于仪器仪表中圆平膜片的参数优化设计具有一定指导意义和实用价值.     

非概率可靠性理论在机械臂架设计中的应用分析

以轮式起重机六边形箱形截面臂架为对象,对1 0 0吨汽车起重机椭圆截面臂架进行非概率可靠性优化,使其强度、刚度和稳定性满足非概率可靠度的条件下,重量最轻;并对椭圆截面中的大圆直径、顶边长度和圆心到顶边距离三者关系进行了分析,得出三者协同变化及独自变化时对臂架重量和可靠度的影响,为设计者提供了有力的参考依据。     

一种应变式多维力传感器的优化设计

针对一种十字梁多维力传感器进行了应力—应变分析,建立了这种传感器的应力—应变模型,并对这种传感器的结构尺寸和应变计贴片位置进行了优化设计,优化设计以传感器获得最大精度为目标,结果显示:传感器优化后其顺应矩阵的条件数下降,传感器测量精度提高。     

结构尺寸对LNG低温螺旋波纹钢管弯曲性能的影响分析

基于ANSYS三维壳模型,依据结构几何尺寸对LNG低温螺旋波纹钢管进行参数化有限元建模.考虑低温环境下材料力学性能的改变和结构几何非线性因素,对弯曲载荷作用下低温螺旋波纹钢管结构力学性能进行数值模拟;分析管体弯曲失效模式和力学行为特点.改变结构几何尺寸,分析比较波峰和波谷极值应力以及管道整体力学性能,发现尺寸参数对低温波纹钢管力学性能的影响显著,分析相应的灵敏度规律,最后给出合理的截面尺寸参数.分析结果可以为低温柔性管道的结构设计提供参考.     

电动滑板桥轻量化优化设计

本文通过SolidWorks建立参数化的电动滑板桥三维模型,导入ANSYS Workbench中进行静力学分析,根据分析的应力、应变结果,进行拓扑优化,得到合理的拓扑结构。结合拓扑优化结果和工程经验,以质量最小为目标函数,强度为约束条件,进行滑板桥尺寸优化设计,在保证滑板桥强度前提下,优化后的滑板桥比原滑板桥质量减少了33.33%,取得良好的轻量化效果。该优化方法为电动滑板车轻量化设计提供一种思路。     

一种非径向三梁结构六维腕力传感器弹性体及其优化设计

本文介绍了一种新型非径向三梁结构的六维机器人腕力传感器弹性体及其优化设计方法.三梁结构弹性体可提高应变式腕力传感器灵敏度和标定精度,改善径向效应,有利于传感器坐标设置.运用本文介绍的复合形优化设计方法,可使弹性体应梁截面尺寸达到最小,在确保负载能力和分辨率两项主要性能指标的前提下,减小弹性体的自重.它为应变式多维力传感器的设计和研究提供了一种有效的方法.     

液化气体运输车V型支座的合理设计

用ANSYS建立液化气体运输车罐体有限元模型,对包括4种惯性力载荷在内的多种工况的作用进行应力分析.结果发现：在所有工况中,受与运动方向垂直的水平方向1倍重力载荷的工况作用时,后封头与筒体连接处的局部应力出现最大值;为减少局部应力,单纯增加封头或筒体厚度既不经济也不合理.为此通过ANSYS中的优化设计模块研究V型支座的尺寸和位置对封头应力的影响,并通过调整其尺寸和位置降低封头与筒体连接处的局部最大应力,使其满足强度要求.     

矩形岛结构SiC压力传感器的性能研究

运用非线性理论及有限元方法(ANSYS)研究了矩形岛结构的应力和非线性.应力与矩形岛长度之间的关系表明:使用矩形岛结构能使输出应力增大,可以提高灵敏度.应力的非线性随矩形岛长度增加而减小,矩形岛长度取接近应力最大值处的值.根据应变分布规律优化设计了传感器力敏电阻应变计.与常用的传感器(方膜传感器)比,设计为10kPa量程的SiC压力传感器显示出灵敏度高、非线性小和工作温度高等特点.     

Stability-ensured topology optimization of boom structures with volume and stress considerations

The boom structure is a key component of giant boom cranes, and the stability-ensured topology optimization is critical to its lightweight design. The finite difference method, direct differentiation or adjoint method needs many time-consuming nonlinear analyses for this problem with a large number of design variables and constraints, and the last two methods are difficult to implement in off-the-shelf softwares. To overcome these challenges, this work first defines a global stability index to measure the global stability of the whole structure, and a compression member stability index to identify the buckling of compression members. Numerical and experimental verifications of these two stability indices are conducted by analyzing a simple three-dimensional frame. Next, the anti-buckling mechanism of boom structures is analyzed to develop the precedence order of freezing relative web members. The stability indices and the freezing measure are then utilized as a part of a novel Stability-Ensured Soft Kill Option (SSKO) algorithm, built upon the existing Soft Kill Option (SKO) method. The objective is to minimize the discrepancy between structural volume and predetermined target volume, while the global stability and stress are regarded as constraints. Lastly, the SSKO algorithm with different scenarios is applied to topology optimization problems of four-section frames and a ring crane boom; in both cases the consistent and stable topologies exhibit applicability of the proposed algorithm.     

Modelling a telescopic boom – the 3D case: Part II

In this paper, we shall extend an idea of the modelling flexible telescopic boom using a non-linear finite element method to the three-dimensional case. The boom is assembled by Reissner’s geometrically exact beam elements. The sliding boom parts are coupled together by the element, where a slide-spring is coupled to beam with the aid of a master–slave technique. A special element with a revolute joint and an element with offset are developed. Telescopic movement is achieved by the element with varying length and the connector expressing the chains. This technique yields system equations without algebraic constraints.     

基于单元生死功能的转向架构架拓扑优化设计

为了更好地实现转向架构架的轻量化设计,根据设计经验,采用渐进结构优化法(ESO)的基本思想,通过对ANSYS单元生死功能的二次开发,应用APDL(ANSYS Parametric Design Language)编制拓扑优化程序,以直观的有限元模型代替复杂的拓扑优化的数学模型,提出了一种构架拓扑优化设计的工程方法。通过方法优化,使某高速动力车转向架构架在疲劳强度符合要求的前提下,结构应力趋于均匀分布,质量减少了143.92kg。结果表明,提出的方法是有效的和可行的,具有一定的工程实用价值,为设计提供依据。     

岸边桥式起重机CAD/CAE集成系统的研究与实现

主要研究了岸边桥式起重机CAD／CAE系统的实现方法。基于Pro/FENGINEER提供的特征技术、装配约束、自下而上尺寸关系构建零部件和整机三维参数化模型;在分析ANSYS提供的人机交互模式（GUI方式）和命令流输入方式（APDL方式）的基础上,采用混合模式建立起重机部件和整机的有限元模型;阐述了基于Visualc＋＋和Pro／ENGINEER提供的Pro／TOOLKIT软件开发包实现CAD／CAE集成开发的机理。实践证明,该系统的研究可推动岸边桥式起重机及其它复杂大型结构件机电产品的数字化创新设计。     

双折线多层缠绕卷筒动态受力分析及结构优化

对双折线卷筒钢丝绳缠绕过程卷筒的受力进行详细的理论分析,建立钢丝绳缠绕过程卷筒受力分布数学模型,编制卷筒动态受力分布及结构有限元计算自动分析软件.以某履带起重机卷筒为例进行结构分析和优化,结果表明：结构优化后的卷筒端侧面强度降低24%,解决端侧面经常开裂的问题,从而满足设计要求.     

基于SolidWorks和ANSYS的大型全回转架梁起重机结构强度分析

为合理设计某大型全回转架梁大起重力矩起重机的金属结构,利用SolidWorks对其整机各个部分进行三维建模并导入ANSYS软件中,对其整机结构进行有限元分析. 该方法充分利用SolidWorks快速准确建模的特长,很好地解决ANSYS建模能力不足的问题,不仅有效提高建模速度和模型质量,而且简化分析工作,提高模型准确性. 根据计算结果调整设计方案,合理布局整机结构,通过采用高强度材料减轻整机重量,使其满足工程实际要求,提升总体设计水平. 该方法可较快获取大型全回转架梁起重机整体结构设计的最优化方案,缩短设计周期,完成较为完整的起重机整体结构分析,对工程机械的设计具有较好借鉴作用.     

门式起重机在特殊危险工况下的安全性能分析和评价

为全面分析和评价门式起重机在特殊危险工况下的安全性能,用MSC Adams进行虚拟样机动力学分析,用ANSYS进行有限元应力分析.结合实际运行情况和典型事故原因分析,提出门式起重机涉及吊重突然卸载、吊重自由跌落后紧急制动、大车碰撞轨道端部止挡、歪拉斜吊、台风下防风抗滑装置失效和吊物碰撞支腿等6种特殊危险工况;分析和评价...     

龙门起重机械有限元计算及结构优化

利用ANSYS有限元分析软件对门式起重机不同工况的结构静强度和静刚度进行分析,并利用matlab遗传算法工具箱对一主梁结构进行优化,优化后的结构重新利用ANSYS建模并求解,得到优化后的结构静强度和静刚度。     

基于拓扑优化的四旋翼无人机结构设计

为实现某四旋翼无人机的轻量化结构设计,采用Inspire进行拓扑优化设计,并对获得的拓扑优化结构进行静力分析和动力学分析。分析结果表明,通过拓扑优化方法获得的无人机结构应力分布合理,结构位移小且频率较高,满足静态和动态结构设计要求。研究结果可为实现低成本、轻量化的四旋翼无人机结构设计提供一条新的途径。