变截面悬臂梁的 Pro／Mechanica有限元法设计

由于工程中所使用的承受均布载荷的等截面积悬臂梁并不经济,使用Pro／Mechanica对受均布载荷的变截面矩形悬臂梁进行等强度分析设计,使得矩形截面梁的质量在强度允许范围内达到最小,从而可以避免材料的浪费,有工程的实用价值和现实意义。     

MEMS中变截面梁优化数学模型的建立

MEMS结构中采用变截面梁来降低应力集中的影响。建立变截面梁弯曲和振动的数学模型,对MEMS器件加工工艺提供可靠的理论依据。以增加空间利用率且保持最大转角、最大挠度和基频不变作为前提条件,分别构建最大转角尺寸刚度、最大挠度尺寸刚度表达式和基频关系式,并结合有限元分析,构建对原设计方案的优化思路,为MEMS中类似结构的设计提供优化方法。     

基于有限元仿真的单元参数对悬臂梁分析结果影响的研究

针对悬臂梁结构进行有限元仿真分析,并进行单元参数化研究。从仿真结果可以看出,有限单元的数量、类型及其密度都会对悬臂梁的分析结果产生影响。分析结果表明,悬臂梁的刚度主要受单元密度的参数控制的影响,而单元类型的变化对悬臂梁最大应力的影响比较明显,同时基于四面体单元建立的悬臂梁刚度明显高于六面体单元的悬臂梁,四面体单元的应力集中最大值也更小。参数化分析揭示了悬臂梁有限元分析单元建立的机理,可为后续悬臂梁的设计、优化提供理论帮助。     

基于最大正应力的自升式平台悬臂梁框架轻量化优化设计

悬臂梁是自升式钻井平台的重要组成部分,提高了海洋平台钻井效率和钻井灵活性。以传统型悬臂梁为研究对象,建立有限元模型,对其抗弯性能仿真分析。同时,从理论上以解析公式分析悬臂梁作业状态下悬挑距离对其弯矩分布的影响规律;以最大正应力为约束,推导悬臂梁两侧主梁设计高度随悬挑距离变化规律,对悬臂梁进行变截面设计,验证结果表明,优化后悬臂梁重量减轻22.903 t,同时抗弯性能有所提升,达到了轻量化的效果。     

非线性变刚度橡胶悬架结构灵敏度分析与参数优化

针对工程车辆变刚度橡胶悬架，在建立橡胶弹簧有限元参数化模型的基础上，通过橡胶弹簧的结构参数对轴向变形量的灵敏度分析，掌握不同载荷下结构参数变化对刚度影响的规律，确定最敏感的设计变量。以整车悬架动态参数优化获得的最佳非线性刚度特性曲线为优化目标，实现了新型变刚度橡胶弹簧结构参数的优化设计。     

基于ANSYSWorkbench的搬运机械手结构优化设计

分别利用Pro／E和ANSYSWorkbench软件对搬运机械手进行三维实体建模与动静态特性分析,并通过形状优化分析设计对比了2种截面结构优化方案,确定使用空心方形截面结构。不仅提高了机械手的低阶固有频率,避免了共振的产生,还提高了机械手的刚度和强度,为结构的改进提供了可靠的参考依据。     

基于可制造性约束的车身变截面梁关联优化设计

在车身主断面设计过程中,变截面梁的设计一直存在较多问题,其形状设计受到结构性能和可制造性因素的多重约束。文中对车身变截面梁的设计问题进行了研究,通过构造基于工程约束的形状优化关联设计变量,建立了车身薄壁结构的多截面关联优化设计算法,实现了考虑可制造性约束的变截面梁优化设计方法,还可支持多种材料设计。同时提出了适合工程优化的最优解选择评分公式,实现了最优解的自动选取。该方法既可以应用于正向设计过程中车身主断面的变截面梁轮廓线的确定,也可对现有梁的结构性能的改进优化,实现制造成本降低和车身轻量化设计。文中给出具体的变截面梁关联优化算法,并通过某车型B柱截面优化实例验证了该算法的有效性。     

Design and analysis of micro-mass sensor based on I-shaped cross-section cantilever

压电式微质量传感器的测试精度直接依赖于结构频率对质量变化的灵敏程度.本文利用对称槽型梁和压电薄膜组成的对称敏感结构,提出了一种提高传感器灵敏度的结构设计方法,并设计了一种高精度谐振式微质量传感器.建立了结构频率变化对吸附质量敏感性的分析模型,并研究了槽型截面参数、自振频率及振动模态对灵敏度的影响.与矩形截面结构进行了仿真与实验对比,结果表明,相同几何尺寸参数下,槽型截面悬臂梁的一阶自振频率为1 851 Hz,矩形截面悬臂梁的一阶自振频率为1 610 Hz,相应的传感器灵敏度则分别为3.12×104 Hz/g和1.5×104 Hz/g,前者是后者的2倍.该项设计为提高微质量传感器灵敏度提供了一种新思路.     

轮式移动装船机总体设计及臂架结构仿真分析

基于轮式移动装船机的设计方案及参数,对装船机进行总体设计;根据轮式移动装船机的臂架结构特点,提取其特征参数,然后运用Ansys的APDL语言建立臂架的参数化模型,并对臂架结构进行有限元分析;最后运用Ansys软件和优化设计技术对臂架结构进行优化分析,在满足设计要求的情况下,实现臂架的经济性和可靠性。得出结果如下:由于臂架下铰接距进料口较近,其受力也较大,臂架头部相当于悬臂梁且悬挂着溜筒,臂架最大应力出现在下铰接处,最大变形量出现在臂架头部;臂架结构采用变截面设计可以大大降低结构总重。     

塔式起重机起重臂正向设计方法研究

提出双吊点塔式起重机起重臂正向设计方法,进行塔机的高效轻量化设计。在用力法求解拉杆内力进而计算控制截面最大应力的基础上,将起重臂弦杆的等强度作为约束条件建立了起重臂臂架结构的数学模型,用遗传算法进行第一次设计优化得到臂架结构和等截面弦杆的基本参数。进一步用ANSYS系统的APDL建立参数化有限元模型,第二次优化得到起重臂臂架的变截面结构参数。对某型号塔机进行正向设计,并将设计结果与该型号塔机现有设计结果分析对比,表明正向设计方法合理、轻量化效果明显。     

基于Pro/E行为建模技术的优化设计

行为建模（Behavioral Modeling）功能是Pro/Engineer的一个功能扩展模块,利用Pro/Engineer的参数化设计的特点,在特定设计意图、设计约束前提下,经一系列测试参数迭代运算可获得产品的最佳设计方案。以铸铁制的汽油打孔机汽缸散热片的创建为例,采用敏感度分析和可行性优化分析等方法,达到最优化设计。     

基于Pro/E的齿轮参数化设计及FEA分析

应用Pro／E软件进行齿轮的实体参数化设计，并应用Pro／M有限元分析模块进行FEA分析，对相关产品的设计提供设计思路和借鉴作用。     

基于Pro/M的机械手横梁组件的有限元分析

利用Pro/E软件对机械手横梁组件各个部分建模并装配。在此基础之上利用Pro/E自带的分析软件Pro/M对横梁进行了有限元分析,得出了横梁各个零部件的位移和应力,为设计提供了有价值的数据,也为以后的优化设计、疲劳强度的分析提供了参考价值。     

基于Pro／Mechanica模具零件的结构分析

针对从Pro／EMX插件中直接调用的标准模架系统零件（套板和支承板等）,使用与Pro／E无缝集成的软件Pro／Mechanica对这些标准零件进行了有限元分析,以验证其应力和位移变化均在允许的范围之内,确保所调用的标准零件能够满足模具的使用要求。Pro／Mechanica软件分析简单实用,且使模具的设计与分析紧密结合,提高了模具的设计效率。     

鞭炮自动编织机虚拟设计

基于鞭炮自动编织机的功能要求,介绍了运用Pro/E进行的虚拟设计和运动仿真.在建立了零部件的基础上,进行虚拟装配,通过自顶向下的装配方法,实现了鞭炮自动编织机的虚拟装配.仿真结果表明,所开发的虚拟样机,能加快产品的设计并为优化设计提供了可靠的依据.     

基于Pro/E的二级减速器参数化设计与运动仿真

Pro/Engineer是一个参数化、基于特征的实体造型系统,具有单一数据库功能。通过PRO/E对二级减速器进行参数化建模设计,规划零件的装配过程,实现了预期的运动仿真,建立机构运动分析,提高了设计效率和精度。     

基于Pro／E的行星齿轮减速器虚拟设计

行星齿轮减速器可实现各种传动比,结构紧凑,效率高,应用广泛。但该减速器结构复杂,设计困难,在加工、装配、工作中易产生各种干涉现象,影响其正常工作。为了检测零件间的装配干涉,修正原始设计,提高设计质量,利用三维设计软件Pro／E对减速器各零件进行三维建模、参数化设计及虚拟装配。对虚拟装配体进行干涉检查及结构合理性检验,结果表明,利用参数化技术及虚拟样机技术,可以直观地检验减速器模型中出现的各种干涉现象及不合理结构,有效地提高设计效率和产品质量。     

基于Pro／Engineer的锥齿轮箱参数化设计

为缩短复杂零部件模型的设计周期,提高生产效率,对机械CAD软件Pro／Engineer二次开发技术进行了研究,并以复杂零部件模型锥齿轮箱的设计为例,以Pro／Toolkit作为核心技术对Pro／Engineer进行了二次程序的开发,实现了产品的参数化设计。运用Pro／Engineer基于坐标的装配技术与自动装配模块,快速完成锥齿轮箱的设计与建模。     

汽车变速箱虚拟装配仿真技术的应用研究

在Pro/Engineer参数化建模的基础上,应用Pro/Engineer装配仿真技术,实现装配零件位姿和运动变换.根据Pro/Engineer二次开发工具Pro/Toolkit应用程序,通过人机交互界面设计技术,可实现汽车变速箱装配建模和装配仿真整个虚拟装配过程.