ANSYS参数化有限元技术在板壳结构拓扑优化设计中的应用

拓扑优化设计是工程结构降低成本、提高性能的有效手段之一.在ANSYS对加筋板壳结构的有限元分析基础上,可以对板壳结构的加强部件分布进行合理设计.着重介绍了使用ANSYS参数化语言进行加筋板壳结构的分析方法.     

基于声功率灵敏度的仿生脉序优化方法研究

通过仿照自然界双子叶植物叶脉的分布形式和生长特性,提出一种自适应成长的板壳结构加筋布局设计.采用仿生设计,将结构加筋分布的过程看作为一个逐级生长的分枝结构,从种子点位置出发,沿着使结构性能最优的方向进行生长同时将对结构性能贡献最小的加强筋进行退化,逐步形成最优加筋布局.以矩形薄板为例,首先,通过典型算例的刚度优化进行方...     

加筋球壳结构稳定性及其优化研究

采用非弹性理论修正与有限元计算相结合的方法,进行加筋球壳结构的稳定性分析,得到加筋球壳结构的实际失稳压力;并通过改变球壳厚度、加强筋尺寸、加强筋布置形式等讨论球壳厚度、加强形式对加筋球壳结构稳定性的影响;同时考虑加筋球壳结构其他力学性能要求,进行加筋球壳结构的稳定性优化设计,给出加筋球壳结构合理的设计形式。研究表明,球壳厚度、加强形式对加筋球壳结构的稳定性有较大影响,增加球壳厚度、减小加强筋跨距可有效提高其实际失稳压力,改善其稳定性。     

加筋板结构静态性能分析及优化设计

对于工程中广泛使用的加筋板结构,利用有限元分析的方法,对井字型、X型和蜂窝型三种典型加筋板类型进行了静刚度性能分析及比较,并研究了结构参数对加筋板性能的影响,且根据分析结果总结了加筋板类型和结构参数的优化方向.     

箱型支撑结构加筋板布局设计方法研究

针对箱型支撑结构内部加筋板的布局问题,提出了一种基于密度法的高效设计方法。将箱型结构表示为内部布置有平行分布杆的结构,即所谓的纤维模型;采用密度法对承载外壁的材料分布进行优化设计;根据外壁的材料分布情况,确定箱型结构的内部加筋板。引入纤维模型,将三维实体结构拓扑优化设计问题转化为二维板壳结构的拓扑优化问题,计算量小,设计效率高。通过对典型设计实例的设计分析,说明了该方法的有效性。     

筋条形式和制造工艺对轴压载荷下钛合金加筋板力学行为模式的影响分析

加筋壁板是航空结构中常用结构形式,不同筋条形式和不同制造工艺会影响其力学行为及其失效模式.针对钛合金加筋板,采用有限元方法建立数值计算模型,研究了T型、L型和Z型3种不同截面形式筋条对加筋板的屈曲模态和破坏形式的影响机制,分析了焊接、点焊和铆接不同制造工艺对加筋板的屈曲载荷和后屈曲特性的影响.结果 表明:T型加筋板的屈...     

薄板结构加筋布局设计的渐进结构优化方法

基于加筋板结构有限元分析技术、渐进结构优化(ESO)方法提出一个系统的策略,研究薄板结构的加筋布局优化问题.研究加筋板结构有限元分析的两种方法,对比其计算精度与效率.基于板梁离散有限元模型,通过ESO方法控制加筋的生长与去除,获得加筋的布局.采用该方法对板结构进行以结构刚度最大为目标的加筋布局优化设计,数值结果表明所提出的方法能有效获得合理的加筋布局.     

加筋平托盘均布载荷作用下的变形研究

根据板的小变形理论,对平托盘次要结构进行简化,将加筋平托盘面板看成厚度变化的加筋平板,利用在均布载荷条件下板的变形公式,解出了此时的加筋板变形挠度解,并通过改变加筋板各几何参数,得到了加筋板不同的刚度分布,进而分析对最大变形的影响。研究表明,加筋板各几何参数在不同的取值范围对板的最大变形贡献有差异。为筋的厚度与面板厚度之间尺寸的协调设计提供了依据,对平托盘在结构尺寸的初期设计,如何分布配置材料具有一定的实际指导意义。     

加筋肋板受力行为分析及其优化研究

采用有限元仿真和实验测试方法，以三种加筋肋构型为研究对象，分析了在给定材料参数和加筋板几何参数的情况下，加筋肋构型对加筋板结构的力学行为的影响，并采用正弦曲线代替直线的方法对结构进行优化计算。研究表明，正方构型45°方向分布时对板加固效果优于正向分布，正六边形与内凹形构型竖直方向分布时对板加固效果优于水平方向分布与45°方向分布；加筋构型孔隙夹角越小对板加固效果越好；加筋层采用正弦曲线代替直线边界可显著提高加筋板的承载能力；通过对加筋板加筋层裂纹路径的分析，可得在加筋板弯曲变形后加筋层均是在承载位置处沿着纵向肋壁扩展。     

轴对称载荷加筋旋转壳的有限单元法

本文用“等效”正交异性壳代替加筋旋转壳,采用六个自由度的锥壳元,考虑了加筋偏心的影响,对承受轴对称载荷,偏心密加筋(蒙皮内表面外表面或斜置对称方网格加强,肋条或正置正交网格加强肋条)的旋转壳进行分析,给出了变形、内力和应力计算方法。由于考虑了加筋偏心的影响,所以在内力与应变关系式中的弹性矩阵是满矩阵,这点是与其它分析加筋处理方法区别之处。本文的计算程序能够计算母线形状、蒙皮厚度以及加筋沿母线方向任意变化的旋转壳对称弯曲问题。该计算方法在卫星运载结构强度计算中已被采用。最后文中还列出一些典型结构的计算结果。