风力发电机叶片建模及有限元分析

选取小型风力发电机叶片为研究对象,根据翼型参数和叶片几何参数,利用相应的建模软件,生成三维模型.然后将其导入有限元分析软件ANSYS中,建立有限元模型.通过施加风力载荷,对叶片的多种应力及位移进行了分析,并与其材料拉伸强度和安全位移进行了比较,实验结果验证了叶片有限元建模的有效性及叶片在实际工作中的安全性.     

微/纳传动平台的位移耦合分析

根据机械设计、机械原理、有限元法及线性分析理论,建立微/纳传动平台的有限元模型,推导该平台的位移耦合计算公式,得到该平台沿各方向运动的解耦方程.结合耦合分析图,分析微/纳传动平台多尺度的位移耦合影响,获得该平台沿X、Y、Z轴移动以及绕X、Y轴转动的位移耦合规律,其中沿Z向运动引起的位移耦合最小,定位精度最高;沿X、Y向运动引起的位移耦合最大,对位移耦合影响较大的运动分支进行位移补偿.通过搭建的实验平台进行测试,将实验结果与有限元仿真和理论计算结果进行对比分析,结果基本一致,验证了该平台位移耦合分析方法的正确性.     

多腔体柔性机械手指设计与弯曲变形研究

设计一种柔性机械手指,通过3D打印机打印了柔性机械手指模具,并以硅胶为原料制备了柔性机械手指;通过拉伸试验得到了硅胶材料的应变能密度函数的模型参数C_(10)和C_(20),并用Solidworks软件建立柔性机械手指三维模型,用ABAQUS软件分析了该柔性机械手指在压力为-0.02~0.05 MPa时的应力与应变。结果表明,当压力为-0.02 MPa时,最大应力与最大应变分别为-8.866 MPa和-0.564;当压力为0.05 MPa时,最大应力与最大应变分别为2.981 MPa和0.711。建立柔性机械手指试验装置,获取了柔性机械手指在不同压力下的弯曲变形情况和手指末端的位移。结果表明,其横向最大位移为7.60 mm。     

中立位踝关节生物力学有限元仿真

为了研究踝关节处于中立位时的生物力学特性,基于中立位踝关节的核磁图像,利用Mimics、Geomagic studio分别建立了不含韧带和含韧带踝关节的三维几何实体模型,利用有限元方法仿真踝关节处于中立位时的受力分布情况,对比分析了不含韧带和含韧带踝关节的力学特性。仿真结果表明:踝关节处于中立位状态时,最大位移位于距骨前侧,最大应变位于软骨,应力较高部位主要集中在胫骨及腓骨上端、胫骨软骨与距骨软骨接触处、距骨颈、距下关节、距骨后突等部位;含韧带踝关节与不含韧带踝关节相比,踝关节的位移、应变、应力的峰值都有所减小,且从其整体趋势看前者的分布更为均匀。     

空间余量最优的拼装机轨迹规划

针对类矩形盾构管片拼装轨迹规划问题,阐述类矩形盾构管片拼装机的工作原理并推导其运动学正逆解.在机械手外轮廓上设置若干关键点,建立关键点空间余量最优模型,并将空间余量最大位姿作为管片拼装轨迹的中间段;在关节空间内采用多项式插值法获取平滑的起始段与结束段轨迹.最终形成的轨迹包括起始段、中间段和结束段:起始段为起点至空间余量最大位姿点轨迹段,中间段为空间余量最大位姿运动轨迹段,结束段为空间余量最大位姿点至终点轨迹段.仿真实验表明:该方法能够规划出从起点至终点的无碰平滑轨迹,使得类矩形盾构管片拼装机在狭窄空间内安全有效地完成管片递送任务.     

高频谐振载荷作用下疲劳裂纹尖端变形场分析

为研究高频谐振式疲劳裂纹扩展试验中,带有I型预制裂纹的CT紧凑拉伸试件裂纹尖端位移、应变场的变化规律,利用动态有限元方法,采用ANSYS和MATLAB软件编写程序,计算了CT试件在高频恒幅正弦交变载荷作用下,在一个应力循环及裂纹扩展到不同长度时裂纹尖端区域的位移、应变场并分析了其变化规律.为验证有限元计算结果的准确性,进行了高频谐振式疲劳裂纹扩展试验,采用动态高精度应变仪测量了CT试件疲劳裂纹扩展到5mm时在一个应力循环内裂纹尖端点的应变.研究结果表明:在稳态裂纹扩展阶段,高频谐振载荷作用下I型疲劳裂纹尖端区域位移、应变均为和载荷同一形式的交变量;随着裂纹的扩展,I型疲劳裂纹尖端的位移、应变幅不断增大;裂纹尖端测量点应变有限元计算结果和实验结果最大误差为2.93%.     

叉车转向桥跌落实验及仿真研究

为解决叉车转向桥在极端使用条件下的安全性和可靠性验证问题,本文以自主研发的某型叉车转向桥为对象,搭建了转向桥跌落实验平台,制定了叉车转向桥跌落实验步骤及验收标准。使用 ANSYS 有限元软件建立了叉车转向桥有限元模型,进行了跌落过程有限元仿真,获取了最大载荷垂直方向和 C 型部位变形量、拉伸挤压应力及塑性变形量等数据。通过实物跌落实验验证分析和有限元仿真,提出科学可行的叉车转向桥验证方案,为产品的进一步设计优化提供有力数据支撑。     

全伺服横走式注塑机械手的静态位姿误差分析和误差补偿

随着注塑成型的广泛应用,注塑机械手的应用范围也越来越广,主要包括模内外取件、取出产品后自动包装和模内埋入嵌件等.其中用于模内埋入嵌件的注塑机械手的定位精度要求较高,首先采用矩阵微分法建立静态误差模型,对全伺服注塑机械手进行静态位姿误差分析,得出注塑机械手的末端静态位姿误差与机械手的结构参数和运动变量之间的关系;然后利用摄动误差补偿法对机械手进行误差补偿,消除或减轻机械手末端的位姿误差,提高机械手末端执行器的定位精度.     

混凝土搅拌车副车架结构有限元分析及验证

为了对混凝土搅拌车副车架结构强度进行分析,本文应用HyperMesh有限元分析软件建立混凝土搅拌车主、副车架有限元模型,对弯曲工况下副车架结构强度进行有限元分析,得到副车架的应力分布,确定测点位,建立应力测试试验系统,得到各测点位的等效应力,最后对各测点等效应力有限元计算结果与试验测试结果进行对比,验证副车架有限元模型...     

矿用自卸车车架的有限元分析及优化设计

根据某大型矿用自卸车车架的结构样式,建立了车架的有限元模型,并采用惯性释放法计算出不同工况下的车架应力分布情况。同时,对矿山上运行的矿车车架进行了应力测试。对比车架应力分布的实验结果和仿真结果,发现车架的应力误差基本上控制在10%以内,从而验证了有限元分析车架应力的有效性。为了改善车架的性能,设计了车架拓扑结构,并通过结构优化,得到了可靠的车架结构,最后通过仿真分析验证了改进后的车架性能有了大幅度提高。     

弹性地基上有限尺寸复合路面板受力分析

目的 为求解混凝土路面上覆沥青层复合结构路面板角弯沉和最大应力.方法 采用弹性地基上的多层薄板理论,忽略了沥青面层在接缝处水平连续性对路面承载力的影响.通过假定地基反力函数和路面板挠曲位移函数,得出了板角作用荷载时有限尺寸分离式路面和结合式路面的求解方法 .应用该方法 对均布圆形荷载作用下双层地基上的沥青一混凝土复合路面进行了分析.结果 采用地基反力和位移函数方程求解有沥青上面层混凝土路面板角最大应力和弯沉,其混凝土板角最大弯沉值及最大拉应力与ANSYS有限元分析结果 基本一致.能够获得较为满意的结果 .结论 自重对板角应力基本没有影响,对弯沉及位移函数曲线形状影响很小.可忽略不计.     

线性分布载荷作用下功能梯度简支梁弯曲解析解

针对线性分布载荷作用下,材料属性在厚度上任意变化的功能梯度简支梁弯曲问题,利用应力函数法,对其解析解进行了研究.首先引入了一个应力函数Φ,根据平面应力状态的基本方程,得出了功能梯度梁的应力函数应满足的偏微分方程,并根据应力边界条件得出了应力函数及各向应力的表达式;进而根据功能梯度材料的本构方程和位移边界条件,得出了结构应变和位移的分布.通过将本文的解析解与有限元仿真结果进行对比,验证了计算结果的正确性;并求解了材料组分呈幂律分布的功能梯度梁的应力和位移分布,得到了上下表层材料的弹性模量比λ与组分材料体积分数指数n对应力和位移分布的影响.     

基于有限元分析的泵体应力计算与校核

为了验证屏蔽泵泵体设计的合理性,采用有限元分析方法,建立屏蔽泵泵体有限元力学模型并进行了仿真计算,对其进行了静力学分析和强度校核,求解了泵体应力和应变分布情况。研究结果表明,通过对泵体进行应力计算与校核,验证了泵体的最大应力和最大变形均在合理范围内。研究成果可以作为泵体结构优化设计、改进的重要参考,为理论设计和实际工程应用提供了理论依据。     

深海热液采样阀耐高压塑料阀芯研究

为了维持深海采集的热液样品压力,提出了一种耐高压热液采样阀设计方案.针对阀芯在高压差下易发生塑性变形甚至断裂的问题,基于有限元模型仿真分析了不同结构的塑料阀芯应力分布,探讨了不同截面的应力变化情况.分析结果表明,O型圈沟槽尺寸和R2是影响阀芯应力分布的主要因素.实验研究了阀芯顶端的静态变形,阀芯变形的仿真结果与实验结果基本吻合,间接验证了应力分析的结果,表明使用优化结构阀芯的采样阀能够满足深海高压使用要求.     

环冷机台车热结构耦合分析

为消除环冷机台车体的热膨胀和热应力对环冷机运行及结构所造成的问题,本研究以国内某钢铁企业环冷机台车体为研究对象,利用ANSYS有限元分析软件,采用直接热力耦合方法,对环冷机台车在稳定工作过程中的温度场、应力场及位移量进行仿真计算和分析.计算过程中考虑了烧结矿及冷却空气与台车体的热交换,并且考虑了各种位移约束.研究结果表明环冷机在稳定运行的过程中台车体的最高温度达到151.1℃,出现于台车体外侧梁端面上,台车体的最大等效应力点位于内侧端面的轴端位置,数值为188 MPa,台车体内侧端面最大位移量约2.7 mm,台车外侧端面的最大位移量约为2 mm.     

航空框类整体结构件铣削加工变形研究

为了揭示结构件数控加工的变形机理,提出了基于有限元的航空整体框类结构件铣削加工过程仿真方法.通过将零件的加工工艺信息转化为有限元仿真计算信息,采用建立的有限元模型对双面框类结构件进行了铣削加工过程的数值模拟.数值模拟综合考虑了材料毛坯初始残余应力、切削载荷、加工顺序和走刀路径等因素.在同样条件下进行了加工实验,实验结果与模拟结果比较吻合,验证了建立的有限元模型的正确性.研究表明,数值模拟方法是研究航空整体结构零件铣削加工变形的有效方法,可正确预测零件的加工变形.     

基于旋量理论的四自由度抓取机械手奇异位形分析

机构奇异位形是影响机构运动学性能的重要因素之一,机械手的奇异位形可导致机构锁死、控制复杂化、危害人员安全等问题.本文针对四自由度抓取机械手采用旋量理论对该机械手进行了运动学分析,并推导出了机械手奇异位形,采用随机取点法验证了旋量方法的可行性.在此基础上,利用MATLAB Robotics对奇异位形进行了仿真分析.仿真结果表明,应用旋量理论求解的奇异位形数据准确,可有效剔除机械手奇异位形,确保机械手高速准确完成抓取任务.     

输电导线融冰体系脱冰振动数学模型及振动试验

针对输电导线直流融冰短接操控系统融冰作业时，覆冰脱落引起悬臂组合机构产生位移和应力变化，进而导致结构失稳、动触头脱出及绝缘破坏等事故，开展脱冰振动特性分析及试验研究。首先，利用拉格朗日方程并结合假设模态法，考虑不同脱冰工况、参数属性及振动方向、结构内部耦合关系等因素，建立了融冰体系悬臂组合机构脱冰振动数学模型，并利用Matlab软件采用改进欧拉法对数学模型进行求解；其次，建立融冰体系有限元模型开展仿真分析，数学模型求解结果与同工况条件下有限元仿真分析结果比对，发现悬臂组合机构位移及应力最大相对误差分别为5.89%和4.62%;验证了建立数学模型时所作假设的合理性及数学模型的准确性；最后，在融冰体系上安装振动在线监测装置，开展融冰体系脱冰振动试验测试，进一步验证了数学模型的准确性。     

纸蜂窝夹芯复合板弯曲和振动的试验与模拟

对蜂窝夹层板进行了弯曲与振动试验,测得复合板固有频率与受弯曲载荷情况下的位移,同时通过有限元软件ANSYS采用等效板等效方法,仿真分析得出的预测结果与试验结果对比,吻合良好.验证了通过有限元等效模型来进行仿真模拟的准确性,进而为纤维-纸蜂窝复合板的优化设计提供参考依据.     

基于ADAMS和Pro/E的目标物体抓取机械手的运动学仿真

基于目标物体抓取机械手的结构和运动特点,运用D-H方法建立该五自由度机械手的运动学方程并求解,运用Pro/E三维建模功能对该机械手进行实体建模,再利用ADAMS软件仿真功能进行运动学仿真,得出机械手在特定运动状态下末端点的运动轨迹、速度和位移等特性曲线,验证了运动学数学模型的正确性,为机械手结构优化和运动控制提供数据参数。