小麦脱皮机转子的轻量化设计

针对脱皮机转子的受力特点与工作要求,以转子结构参数作为输入变量,转子在工作载荷下的最大变形量、固有频率、最大应力为状态变量,以转子的设计重量为目标函数,采用响应面法和中心复合设计方法对转子进行轻量化设计。设计的试验涉及150个样本点(组)的数值计算,筛选得到了3个复合状态变量约束的优化候选点。通过该方法,在保证结构强度、刚度以及整机动态稳定性的条件下,转子最大可减重73.6kg,与原结构相比质量减少了35.16%,其最大应力降低了12 MPa。说明轻量化设计方法可在满足机器性能的前提下显著降低脱皮机转子的质量。     

MD1200-YJ码垛机器人大臂的多目标轻量化设计

建立了MD-1200YJ型码垛机器人大臂的有限元模型,通过模态试验验证有限元模型的准确性;通过考虑动力学因素的静力学分析、约束模态分析、振动响应试验、频率响应分析,确定以质量最小、第一和二阶固有频率最大、最大位移最小、最大应力最小为优化目标,以结构参数为设计变量,以设计变量的边界条件为约束条件,利用Box-Behnken和RSM方法建立目标函数的近似模型,并利用NSGA-Ⅱ算法求得最优解。结果表明,前两阶固有频率提高,结构刚度和振动稳定性提高,降低振动对零部件疲劳损害影响以及最大应力和位移均在允许范围内的情况下,质量减轻了11.3%,验证了该轻量化设计方法的有效性。     

MD-1200YJ码垛机器人腰部支架的多目标结构优化设计

建立了MD-1200YJ型码垛机器人腰部支架的有限元模型,通过模态分析与模态试验验证有限元模型的准确性,并基于5次非均匀有理B样条运动规律进行考虑动力学因素的静力学分析,分析结果表明该零件具有轻量化设计的潜力;确定以质量最小、最大位移最小、最大应力最小为优化目标,以结构参数为设计变量,以第一、二阶固有频率不降低以及设计变量的边界条件为约束条件,利用Box-Behnken和RSM方法建立目标函数和约束函数的RSM模型,并验证了模型的准确性;利用NSGA-Ⅱ算法求得最优解,进而得到腰部支架的优化模型;通过对优化模型进行静力学分析、模态分析,并与初始模型进行对比,在保证前两阶固有频率不降低以及最大应力和位移均在允许范围内的情况下,质量减轻了8.2%,验证了该优化设计方法的有效性。     

汽车扭杆弹簧的有限元分析与优化设计

针对双横臂扭杆弹簧悬架的特点,运用多体动力学理论建立了某汽车独立悬架的仿真模型.根据扭杆弹簧的结构形式,在ADAMS/Car中分别提取3种典型工况关键点处的载荷并将其转化为扭矩,作为静力学分析的载荷条件;在有限元软件ANSYS中对典型工况下的扭杆弹簧进行静力学分析,提出空心杆的结构形式;基于响应面法对扭杆弹簧采取全局单目标优化,得到3种最佳优化方案.对比优化后与优化前的结果可以看出:优化后扭杆弹簧的受力性能得到了显著的改善,承受的最大等效应力降低了24%,总变形量降低了31%,扭杆弹簧质量降低了11%.     

基于响应面分析法的粮食搬运RGV抓手优化设计

取货抓手是粮食搬运RGV完成存取货任务的重要组成部件,由于承载较重,抓手极易发生疲劳和变形.传统的设计方法主要靠实际经验确定抓手的关键尺寸,设计周期长、可靠性低.基于ANSYS软件并采用响应面分析法对抓手进行尺寸优化设计,以抓手的关键尺寸为设计变量,以降低最大等效应力、减小整体变形为优化目标,分析尺寸参数与优化参数之间...     

基于结合面柔性建模的E-305S木工铣床的动态特性

采用Hypermesh建立了立式木工铣床的有限元模型,利用ANSYS建立了铣床的结合面参数模型,并进行了有限元分析;应用锤击法对木工铣床进行了模态试验,将理论分析与试验分析结果进行对比,误差总体在13.6%以内,验证了结合面参数模型的正确性;最后给出了整机结构的薄弱环节并进行了优化,根据优化前后分析结果对比,优化后固有频率提高2.32%~14.0%,所对应的相对位移量最大降低了44.4%,铣床的动态性能得到提高。     

模切机墙板变形分析及优化

为了解决传统模切机主机墙板在工作过程中可能出现的断裂或形变过大问题,运用Solid Works对模切机主机墙板进行三维建模,采用ANSYS软件对模型进行受力分析,输出主机墙板的位移等值线图和应力等值线图,确定应力集中区域,提出了不同的结构优化方案。对比优化方案的结果,确定了最终的优化结构。通过对优化后的模型进行分析,得出结论:优化后的结构不仅满足强度和刚度的要求,还降低了应力集中区域的最大应力值。     

基于ANSYS的方程式赛车轮辐有限元分析

中国大学生方程式汽车大赛（FSC）是由高等院校汽车工程相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。根据《中国大学生方程式汽车大赛规则》（2022版）的要求,利用CATIA对大学生方程式赛车轮辐进行设计和建模;对2种典型工况（直线加速、转向加速）进行受力分析求出前后轮载荷,利用ANSYS软件进行有限元分析以及轮辐最大位移量和最大等效应力的计算;对轮辐进行改良设计,优化轮辐几何体结构,调整轮辐与轮毂安装的旋转面的厚度和曲线的曲率以及轮辐质量,对优化后模型进行加速工况分析。分析结果表明,轮辐的优化设计实现轻量化,且其强度和刚度在允许范围内,保证赛车在行驶过程中操纵稳定。     

经编机针床的轻量化设计研究

采用空心针床截面结构替代实心结构,比较分析空心和实心针床结构与变形位移及应力之间的变化关系。采用非金属复合材料替代金属材料,比较不同属性材料对针床变形位移和应力的影响,分析空心针床截面主要结构参数与针床变形位移和应力之间的关系。结果表明,相同实体截面积空心针床的最大变形位移和最大应力比实心针床分别降低36.20%和64.50%;碳纤维(C)、玻璃纤维(G)、CG层内混杂、CG层间混杂、CF层内混杂5种非金属复合材料中,碳纤维复合材料的最大变形位移及最大应力均最小;计算案例中空心针床壁厚为3.25 mm时,最大变形位移及最大应力均最小。     

基于AHP-FEA权重分配方法的码垛机器人腰部转台多目标结构优化

目的:提高码垛机器人的动态性能并降低能耗。方法:通过静、动力学分析确定以质量最小、最大位移最小、第一阶固有频率最大、最大应力最小为优化目标,以结构参数为设计变量,利用Box-Behnken和RSM方法建立目标函数的近似模型;提出一种基于有限元分析结果的层次分析法(AHP-FEA)用于权重系数的分配,并以综合目标函数作为评价指标,利用NSGA-Ⅱ算法求解;基于AHP-FEA方法获得腰部转台的优化模型,并与初始模型进行对比。结果:在保证结构强度、刚度和振动稳定性的情况下,质量减轻了9.6%。结论:与常见的平均分配法和经验赋权法相比,采用AHP-FEA权重系数下的优化综合目标函数值最小,其综合优化效果更优。     

基于响应面法的单座阀阀杆预锻工艺优化

为解决单座阀阀杆实际锻造生产中预锻坯料摆放定位不准的问题,课题组提出了开设等效阻力墙的模具优化方案。基于响应面法对坯料初始温度、飞边厚度及等效阻力墙高度3个参数进行了优化设计,分析了各参数分别对最大模具应力和模具磨损深度的影响规律,确定了最佳参数组合为:初始坯料温度1 150℃,飞边厚度6 mm,等效阻力墙高度2.45 mm,对应的模具磨损深度的期望值为5.67×10~(-5)mm,模拟验证值为6.24×10~(-5)mm,优化目标相比优化前均有明显改善。课题组通过试验验证了优化结果的可靠性。     

扇贝脱壳机特征值屈曲特性分析及优化

为实现扇贝脱壳机轻量化设计,课题组运用ANSYS Workbench 18.0对其进行屈曲特性分析,仿真分析得到屈曲特征值和振型图,确定脱壳机发生失稳时的临界应力值及屈曲发生的位置;在此基础上,基于变密度法优化准则进行拓扑优化,将优化前后的屈曲特性进行对比。拓扑优化结果显示:优化后结构整体减轻了12.5%,最大变形量基本保持一致。该研究在保证结构满足正常工况要求的同时,达到扇贝脱壳机轻量化要求。     

橘红果脯的研制工艺

本研究采用响应面法优化了橘红果脯加工工艺。以感官评分、总糖含量为响应值,研究了柠檬酸、氯化钙、糖液质量分数等因素对果脯工艺的影响,并用Box-Behnken响应面法对影响因素进行了优化,采用四因素三水平的响应面分析方法,建立二次多项式回归方程的预测模型,研究各变量交互作用对橘红果脯研制工艺的影响,确定橘红果脯的最佳研制工艺。经响应面法优化橘红果脯的最佳工艺条件为:柠檬酸质量分数0.30%、氯化钙含量0.50%、微波功率210 W、糖液质量分数50%,在此条件下,橘红果脯感官评分为96.85分,总糖含量为46.13%,接近理论值,说明采用响应面法优化所得到的橘红果脯研制工艺参数准确可靠,具有一定的实用价值。     

响应面法优化全骨复合物营养液调配工艺

响应面法对全骨复合物营养液调配工艺进行优化。以鸡骨为原料制备全骨复合物营养液，以其气味、色泽、外观形态及滋味组成，经层次分析法定义的感官质量评价综合得分为响应值对全骨复合物营养液调配工艺参数进行优化，得到其回归方程。同时，采用SAS软件进行响应面分析优化后营养液制备丁艺参数为苹果酸添加量0．11％、甘氨酸添加量0．58...     

基于响应面模型和灰色关联度的板料成形工艺参数优化

以非线性有限元分析软件Dynaform为平台,基于二阶响应曲面法和灰色关联度,对非标准盒制件冲压成形工艺参数寻优。首先,利用正交试验法获取不同因素的不同组合下的减薄率数值;再采用灰色关联度理论,找到对该盒形件最大减薄率起主要影响的2个因素即等效拉延阻力和压边力;基于响应曲面模型,利用Design Exper软件,结合中心复合设计法(CCD)建立优化目标和主要影响因素的二次回归模型;据成形极限图(FLD)的曲线设置板料的目标函数,可求得等效拉延阻力和压边力的最优解。通过对比优化前后的数值模拟结果可知,优化后的冲压参数可以有效提高板料成形性能和质量。     

基于FEM的滑动螺旋副螺纹牙根应力计算及PDS仿真分析

目前,滑动螺旋副螺纹牙根应力的分析计算仍然是基于材料力学悬臂梁理论和假设的计算方法,与精确解有较大的差距.利用有限元分析软件ANSYS 10.0对5种型号梯形螺纹牙根应力进行了有限元分析,得出了等效正应力等值分布图.用数学工具软件MATLAB 7.0分析了螺纹牙根应力随几何尺寸的变化规律.借助于ANSYS10.0中的Monto-Carlo模拟方法对螺纹牙根应力进行了弯曲强度可靠性概率有限元计算.以最大弯曲等效正应力为随机输出参数,得出了最大等效正应力大于指定值的概率、随机响应结果相对于随机输入参数的灵敏度值、最大等效正应力柱状图、输出参数相对于最重要输入参数的散点图以及输入参数与输出参数之间的相关系数.     

木工五轴联动加工中心一体式横梁轻量化设计

基于SolidWorks对一体式横梁进行静力学分析和模态分析,得到一体式横梁的应力、位移和振动频率及振型。采用对角筋板抗扭理论,将木工五轴联动加工中心一体式横梁的筋板设计成V型。依据轻量化设计原则,以横梁质量最小为求解目标,设置横梁应力、位移和频率为约束条件,V型筋板厚度为变量,进行优化设计,得到最优解。分析结果得出,应力减小了2.05%,位移减小了1.22%,一阶频率增加了6.83%,质量减小了3.02%,实现了横梁的轻量化设计。研究成果对木工五轴联动加工中心的优化设计和实际生产有一定的工程应用价值和参考意义。     

响应面法优化啤酒酵母泥中β-1,3-葡聚糖提取工艺

为提高啤酒酵母泥中β-1,3-葡聚糖的得率,采用响应面法优化酸碱法提取葡聚糖的工艺条件,对NaOH质量分数、碱提温度、碱提时间3个因素进行单因素试验。根据单因素试验结果,设计中心组合试验,以葡聚糖得率为指标,采用响应面分析法确定最优工艺参数。结果表明：在NaOH溶液质量分数2.05%、92.70℃处理2.50h条件下,β-1,3-葡聚糖得率实测值为15.76%,模型预期值为15.82%,响应面优化法提高了β-1,3-葡聚糖的得率。     

超临界CO_2萃取釜卡箍式快开结构强度分析及优化设计

为了实现萃取釜的轻量化设计,采用ANSYS软件对60 L超临界CO_2萃取釜进行有限元分析,得出萃取釜卡箍式快开结构的应力分布;在满足强度和抗疲劳性能的前提下,分别采用安全裕度法和JB 4732应力评定法提取状态变量,以体积最小为目标进行优化设计。结果表明:2种方法优化后的效果明显,优化后的体积分别减少了22.5%和24.2%。优化设计达到了轻量化目的,同时为萃取釜卡箍式快开结构优化设计提供有益参考。     

REX-Ⅱ-S雪茄烟包装机烟组推手的有限元分析和优化

为解决REX-Ⅱ-S雪茄烟包装机因烟组推手变形而影响推烟效果等问题,对烟组推手进行有限元分析和优化。基于力学分析得到推手受到的最大压强为0.023 522 7 MPa;采用ABAQUS有限元软件对推手进行仿真模拟,得到推手最大应力值为53.63 MPa,最大变形量为2.789 mm;利用正交试验和综合平衡法优化推手的5个关键尺寸参数,优化后推手质量增加4.03%,最大应力和最大变形量分别降低48.09%和44.07%。以济南卷烟厂使用的2台REX-Ⅱ-S雪茄烟包装机为对象进行测试,结果表明:优化后2台包装机推手的平均使用寿命分别延长125.97%和133.33%。该技术可为提高雪茄烟包装机的生产性能提供支持。