基于有限单元法车辆车体结构优化设计

铰接车可以提升车辆的转向性能,但车体受力情况复杂.针对铰接车进行整体受力分析,对不同的子结构重力分析进行分析,获取整车的重力点,在此基础上对前后车体在插入工况、前轮离地工况等进行受力分析;基于有限单元法建立前后车体的有限元模型,分析在整车满载前轮离地工况,前后车体的强度和变形分析,获取应力分布极值点,对设计方案进行检验;根据分析结果,对车体结构进行优化;采用直角应变片法,对优化后的车体应力分布进行测试,在后车体极值点粘贴应变片,获取应力变化曲线,对比测试值与仿真值之间的差异,以检验分析的可靠性.结果 可知:在插入工况和前轮离地工况,前车体和后车体的强度满足要求,但局部位置存在应力集中的现象,其中应力值较大的部位主要集中在后车体的上、下铰接板处;两处测点的最大值分别为121MPa和63MPa,与仿真值相比误差分别为3.45％和6.10％,均小于仿真值,表明优化方案是可行的,降低了极值点的应力值,同时也表明仿真分析是可靠的.为此类设计提供参考方案.     

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.     

基于有限单元法的液体晃荡数值模拟

利用位移格式的有限单元法研究液体晃荡行为。对二维刚性边界条件和三维弹性边界条件矩形储液容器液体晃荡进行分析。得到液体晃荡固有频率、自由液面瞬时高度和自由液面高度时间历程曲线等。二维刚性边界条件的结果与线性解析解具有很好的一致性,验证了有限单元法的适用性。在弹性边界条件下给出了自由液面瞬时高度、自由液面高度时间历程曲线和弹性容器的等效应力,反映了液体晃荡对弹性容器的影响。突出了基于位移格式的有限单元法在处理弹性边界条件液体晃荡问题的优势。     

半挂车主动防翻装置可行性分析

为提高半挂车在急速转弯时的侧翻稳定性,通过一套液压主动防翻装置控制簧载质量侧倾角度,进而降低主要翻转力矩。为了研究主动防翻装置的性能,文中应用ADAMS仿真软件进行了基于侧翻平台的仿真研究,当加装主动防翻装置并设定横向加速度阈值为0.213g后,仿真得到半挂车的侧翻极限由0.3g提高到0.352g,主要翻转力矩的最大值降低了4.577×103 N.m。分析表明,应用该主动防翻装置,可使半挂车的侧翻稳定性提高17.3%,车架的受力状况得到改善。     

基于有限单元法发动机曲轴橡胶扭转减振器分析

发动机曲轴轴系扭转振动不仅影响整机的运行安全,也是NVH分析的重要内容。针对某直列四缸发动机曲轴轴系进行研究,采用多种方法对扭转振动特性进行分析,分为自由振动、约束模态、激励强迫谐振等工况;在此分析的基础上,对橡胶减振器的性能参数和结构参数进行分析设计,并对安装扭转减振器后,曲轴轴系的扭转振动幅频特性进行分析,以检验减振效果。结果可知：理论分析、有限元模型分析表明,曲轴轴系扭转振动的前三阶固有频率为阶次328Hz、789Hz、2029Hz;有限元分析结果略大,但二者数值基本一致;在发动机轴系的二阶自振频率值处出现了较大的共振振幅;在主谐次下出现的最大振幅值要比次主谐次下的大一个数量级;加装扭振减振器的曲轴轴系,无论是主谐次激振力矩还是次主谐次激振力矩下,振幅值在二阶自振频率附近处都已经基本消失;而二阶振幅的最大值处虽然改变位置,最大幅值下降程度也很明显;表明扭转减振器的减振效果比较明显,为此类设计提供参考。     

基于有限单元法的方形固支平膜片优化设计

针对方形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,应用大型有限元分析软件ANSYS12.0建立了方形平膜片有限元模型,研究了主要结构参数和载荷对弹性特性的影响规律.同时对方形平膜片的优化设计参数进行了分析,并利用软件ANSYS 12.0的优化设计模块对方形平膜片的主要参数进行了优化设计,分析表明优化后...     

基于有限单元法铰接式车辆后车架优化分析

铰接式车辆后车体受力情况复杂,设计中需要重点分析.根据整车的受力情况,对后车体和后车架的受力情况进行分析,获取不同工况下的受力特点;基于有限单元法搭建后车体的强度分析模型,选取水平插入工况、后轮离地工况和前轮离地等三种典型工况进行分析,获取各工况下应力的极值点;基于分析结果对后车架进行结构和工艺优化设计;采用应变花对优...     

基于有限单元法湿式离合器摩擦副温度场分析

温度对湿式离合器摩擦副的性能和寿命具有重要影响。针对某款变速箱湿式离合器的工作接合过程,以一档离合器为例,结合热分析和有限元理论分析,对摩擦生热过程中的热传导和热流密度进行分析,确定热传导边界条件和初始条件,并建立湿式摩擦副的温度分布函数,获得不同结合次数温度分布。基于ANSYS瞬态热分析模块,根据摩擦生热原理,建立摩擦副分析模型,获得工作过程中温度分布规律;对不同时间情况下,主、从片的温度分布进行分析;对比分析不同的油槽花纹与从动片尺寸对温度场的影响。对比分析结果可知:油槽花纹与其尺寸的选择对温度场分布影响较大;双圆弧形油槽综合最优;模型分析和理论分析结果的一致性验证分析方法的正确性;通过改变摩擦副材料物理属性、结构尺寸和加载条件来分析其他工况情况,进而得出不同条件下摩擦副温度分布的情况。     

用有限单元法(FEA)进行工程分析误差评价与控制

针对有限单元法在工程分析中如何评价建模误差及误差控制的问题进行了讨论。     

偏心高速冲击杆有限单元分析

以模锻锤锤杆为对象，借助有限单元法，分析了细长杆在对中、偏心条件下高速冲击时的应力分布，得出了应力沿杆长的分布图，并研究了不同圆角半径和材质对应力分布的影响，为该类杆件结构的改进提供了理论依据     

伸缩臂叉车防倾翻保护系统设计

为解决伸缩臂叉车在行驶和作业过程中,遇到斜坡或当伸缩臂吊物升高伸展时,整车纵向前倾而发生倾翻的危险,设计了防倾翻保护系统。文中主要介绍伸缩臂叉车防倾翻保护系统的设计原理,并通过场地试验和客户使用,检验了伸缩臂叉车防倾翻保护系统的准确性和可靠性,为完善和推广防倾翻保护系统提供了参考。     

基于有限单元法的热风阀阀体模态和谐响应分析

采用有限元分析软件ANSYS对热风阀阀体进行了模态分析和谐响应分析。给出了阀体前4阶的固有频率和振型，并得出了前四阶固有频率下激振力和动应力问的关系。该分析方法和结论为阀体的消除焊接残余应力振动时效工艺提供了理论依据。     

应用有限单元法耐高压观察窗疲劳寿命分析

耐高压观察窗是深海装置的重要组成单元,受到海水液力和高压的作用,容易发生疲劳损伤,进而影响装置的使用寿命。基于锥台式耐高压观察窗的结构特点,对观察窗的疲劳载荷和所受的液动力进行分析;基于观察窗载荷谱和有机玻璃的S-N曲线,进行有限单元法建模仿真分析,并根据Miner线性累积损伤理论公式,分析观察窗的疲劳损伤,获得使用寿命;搭建观察窗压力试验装置,获得观察窗压力载荷作用下的轴向位移,根据蠕变损伤模型,对疲劳寿命进行分析,获得观察窗的使用寿命。结果可知：有限单元法获得观察窗的使用寿命为21359 Circle;试验分析获得观察窗的使用寿命为21326 Circle;两种方法获得的分析结果误差在1.5%,可认为二者基本一致,表明模型仿真的可靠性和准确性;为此类研究提供重要参考。     

有限单元法在电阻应变传感器上的应用

现代计算力学随着计算机速度的大幅度增快及计算机大量的普及,在许多应用力学场合已经受到相当程度的应用与验证,而其中发展最完整与商业化的计算力学方法之一即为有限单元法（Finite Element Method)[1],而新尺寸或者新型传感器设计除了可利用实验,材料力学与经验公式外,如何有效的利用有限单元法来缩短开发流程、增加可靠度与减少开发制造成本,实为传感器结构研发人员所需讨论课题,在本文中将利用有限单元法对一市场运用最广双梁式电阻应变传感器进行有限单元法之应变－输出分析。     

有限单元法在液浮摆式加速度计动态结构分析中的应用

本文采用有限单元法对液浮摆式加速度计在过载—振动复合环境中的动力学特性进行研究,对浮子组合件进行了模态和谐态分析计算,得到了复合载荷下检测质量的附加漂移数据,从而为建立加速度计的动态误差模型提供了依据。     

以有限单元法研究齿间摩擦对齿根弯曲应力的影响

在齿轮研究中 ,齿间摩擦对齿根弯曲应力的影响不容忽视。为此 ,本文以主动轮处于齿顶啮合位置时 ,利用有限元法绘制出主动轮齿根弯曲应力随齿间滑动摩擦系数变化的图谱 ,说明齿间摩擦对齿根弯曲应力的影响。1　几何及力学参数以图 1所示正确安装条件下的标准渐开线直齿圆柱减速     

基于几何非线性有限单元法的温控器用片弹簧优化设计

利用几何非线性有限单元法对温控器用片弹簧参数进行了数值计算,并通过与实际测试结果的对比,验证了基于几何非线性有限单元法求解温控器用片弹簧参数的可行性和正确性。在此基础上,运用MATLAB优化工具,对片弹簧的结构尺寸进行了优化设计。然后建立触头弹跳的ADAMS仿真模型,并利用激光位移测试方法对模型进行了验证。最后利用ADAMS软件对温控器进行触头弹跳仿真分析。结果表明：基于几何非线性有限单元法优化设计的片弹簧能有效抑制动触头的弹跳。     

形状记忆合金超弹性缆索力学行为的有限单元法

由于涉及材料和接触双重非线性问题,很难建立描述形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)超弹性缆索力学行为的理论模型,为了克服试验成本高和易受环境因素影响的缺点,基于形状记忆因子概念和SMA本构模型,推导了适于有限单元法的增量型SMA本构模型。利用ABAQUS二次开发功能,考虑相变过程中SMA弹性模量的变化,编写了SMA用户材料子程序,实现了SMA超弹性缆索力学行为的有限元单元法。利用建立的有限单元法对SMA超弹性缆索的相变和力学行为进行数值模拟,并将数值结果与文献中试验结果进行了对比验证,在此基础上,分析了SMA超弹性缆索外线股螺距对缆索整体力学行为的影响。计算结果及其与试验结果的对比表明,提出的有限单元法能有效描述和预测SMA超弹性缆索在拉伸过程中的相变和力学行为,SMA超弹性缆索外线股轴线螺距对缆索整体相变和力学行为有明显影响,研究工作可为SMA超弹性缆索设计及工程应用提供计算方法与技术指导。     

非公路自卸车安全驾驶室翻车保护特性分析

非公路自卸车在遇到危险发生翻车时,为保证驾驶员的安全,此类车辆驾驶室普遍采用具有防侧翻保护装置的结构形式,其具备通过结构变形吸收翻滚冲击的能力,由于系统的冲击较大,结构变形不仅仅呈现出弹性阶段而是部分进入弹塑性甚至塑性阶段,单元材料变形呈现出非线性特征。基于弹塑性力学和非线性有限元法,对非公路自卸车防翻滚安全驾驶室的翻车保护特性进行分析。根据其结构特点搭建非线性分析模型,参考国际标准要求,对驾驶室施加侧向载、垂直、纵向等方向载荷,对结构的应力、应变、能量及加速度等进行分析。通过实车测试驾驶室在满载工况下,获得三个方向的加速度及功率谱,对比分析结果表明:该驾驶室满足标准规定的要求,其中上部是该类型驾驶室的薄弱区,设计中需要加以重视。分析模型和分析结果可以作为实际设计的参考。     

基于AT89C51控制的主动防翻装置设计

为提高半挂车在急速转弯时的侧翻稳定性,该文设计了以AT89C51单片机为核心的液压主动防翻装置。首先分析整个装置的结构特点和液压系统组成,然后进行控制系统的硬件电路设计,并重点分析了主要接口电路,最后对控制系统的软件进行设计。通过仿真实验发现控制系统的调节时间为0.175 s、最大超调量为16.7%,满足主动防翻装置对控制部分的设计要求。