GTF减速器柔性传动轴的响应面设计

对GTF减速器的传动轴进行了响应面设计并最终确定了其最优几何参数。首先,使用Python语言在Abaqus平台上开发了柔性轴有限元模型的参数化计算程序。该程序能够自动实现有限元分析的全过程,从而提高了计算效率。其次,采用优化的拉丁超立方抽样方法在设计空间内得到60个采样点,调用参数化程序求得了所有采样点对应的传动轴上最大Von Mises应力值,并以该应力为目标函数建立了响应面优化模型。最后,将最优解反代入有限元模型中再次求解,所得结果验证了该响应面模型的正确性。同理,给出了以刚度为目标函数的响应面模型及其最优解。两种响应面设计方案为工程应用提供了理论依据。     

基于响应面法的重载机械臂优化设计

对重载机械臂的三种典型工况进行有限元静力学分析,得到最危险工况.在满足强度和刚度的条件下,以伸缩臂轻量化为目标,对其截面尺寸进行优化.根据Box-Behnken试验方法对截面尺寸进行三因素三水平设计参数组合,采用含有交叉项的二次多项式构建响应面函数,利用最小二乘法进行回归,分析各参数与响应面的关系,得到截面最优参数组合...     

液压静力压桩机压桩箱结构的灵敏度分析和优化设计

运用ANSYS软件和参数化设计语言APDL,建立YZY800D型液压静力压桩机压桩箱的参数化有限元模型,进行有限元分析,找出结构的危险工况;在此工况下,利用ANSYS概率设计系统(PDS)和基于响应面法的蒙特卡罗模拟技术,进行结构灵敏度分析,确定压桩箱主要结构尺寸参数对结构应力和总质量的影响程度;根据有限元和灵敏度分析结果,设置结构优化设计变量,利用ANSYS的OPT系统进行优化设计,并结合工程经验,确定出优化后的结构尺寸;通过优化前、后的有限元分析结果对比,优化后的结构总质量减少了13.16%,有效降低了结构重量。     

基于响应面法的高空作业车伸缩臂轻量化分析

文中针对目前高空作业车伸缩臂壁厚设计不合理而导致伸缩臂整体质量偏大、作业时笨重缓慢的现状,对某型高空作业车伸缩臂进行轻量化分析。对高空作业车上装结构进行模型进化得到伸缩臂的三维模型,分析确定了伸缩臂的最危险工况为30°,计算得到了轻量化设计需满足的强度及刚度条件。在此工况下,以伸缩臂各节臂壁厚参数为设计变量,以伸缩臂总质量为优化目标,利用Workbench对不同壁厚参数下伸缩臂模型有限元分析得到的应力及变形数据进行非线性拟合,再利用响应面优化得到最佳的壁厚参数组合。在满足设计要求的前提下,优化后的伸缩臂总质量较优化前降低了227 kg,减重比例达到了36.3%。     

马铃薯挖掘机悬挂架的静力学分析与优化设计

针对马铃薯挖掘机试验过程中悬挂架的变形,利用三维建模软件Pro/E对机具悬挂架进行参数化建模,利用ANSYS Workbench有限元分析软件获得悬挂装置的应力与变形大小.将悬挂架的结构尺寸作为设计变量进行响应面优化,通过试验设计(DOE)的方法确定17组设计方案,根据Kriging算法建立优化目标与设计变量之间的响应面,采用多目标遗传算法进行优化,得到最优的设计方案.通过优化设计前后的对比分析表明:悬挂连接板的厚度对变形的影响较大,增加悬挂连接板厚度的50%,能够有效减小变形;悬挂连接板的长度对变形影响较小;对优化后的方案进行有限元分析直观地反映了此优化方案满足设计、使用要求.该分析优化方法对机具可靠性的分析设计提供了指导,同时为后续的设计工作奠定了基础.     

原子飞车车架的有限元分析及轻量化设计

车架作为原子飞车的主要载体,承受着运行过程中乘人的所有载荷。为达到原子飞车车架在满足强度要求的前提下实现轻量化的目的,以原子飞车为例,应用ANSYS Workbench有限元分析软件,建立原子飞车车架的参数化模型,对车架在最危险工况下进行静力学仿真计算,通过对车架板厚度的9种设计方案进行了优化设计,确定合理的板厚,在满足应力安全系数的前提下,车架质量减轻30%。     

定点落料输送机轻量化设计与试验

在ANSYS Workbench中,使用beam188梁单元建立定点落料输送机参数化模型,在满足结构的变形、强度和安全系数的条件下,将主要承载截面尺寸设置为优化变量,运用响应面优化算法,寻找结构质量最轻的尺寸设计组合方案。同时,根据优化结果制作了物理样机,并在样机的关键位置进行物理应变试验,对比分析试验数据,结果表明,整机的质量较优化前减轻了20%,有限元分析结果与试验结果较为接近,且优化后的模型的强度和安全系数都有明显提高。计算结果对其它大跨度结构的设计优化研究提供一定理论参考。     

基于Workbench的砼搅拌车罐体有限元分析

通过UG参数化建模建立混凝土搅拌车罐体的几何模型,然后将模型导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中,简化后的模型壳单元与实体单元并存,接触设置采用MPC法,对其在不同工况下进行有限元分析,得到相应的应力-应变分析结果。通过对罐体强度和刚度的分析,为罐体进一步的设计优化提供理论依据。     

基于Workbench的重型驱动桥壳有限元分析

以某重型驱动桥壳为研究对象,建立了基于Workbench的汽车驱动桥壳的参数化有限元模型,在4种典型工况下对桥壳进行静力分析,得到桥壳的应力和位移分布规律。对桥壳进行模态分析,得到桥壳前6阶固有振动频率。     

轻型电动客车榫卯结构骨架仿真分析

针对基于榫卯结构的轻型客车钢铝混合骨架结构,运用Pro/E软件建立三维几何模型,将其简化成简单截面梁的骨架模型,记录各种用于有限元建模的参数。再导入ANSYS软件,运用APDL语言参数化建模技术,针对车架榫卯结构进行试验,并专门建模处理,同时赋予骨架钢铝混合材料和多种截面属性,建立客车车架有限元模型。依据客车实际情况,添加约束条件和载荷,进行弯曲和扭转工况的仿真,得出骨架应力和变形分布图。结果表明,该设计方案满足相关工况下结构强度要求。     

汽车起重机车架多目标尺寸优化设计

车架作为汽车起重机的重要承载部件,其承载能力对汽车起重机的整车性能有很大影响。本文以55t汽车起重机车架为研究对象,在SolidWorks中建立参数化模型并导入Workbench中对车架进行有限元分析,计算其极限工况下的应力、变形以及模态。通过参数敏感性分析得到各参数对优化目标的敏感度并确定合理的设计变量。构建以筋板厚度和位置为设计变量的响应面模型,以车架的许用应力为约束条件,基于多目标遗传算法对其进行多目标优化。得到优化结果后对其进行分析确定其合理性。结果表明,优化后的车架满足强度与刚度要求,质量减小了6.3%,第一阶固有频率提高了4.9%。     

基于响应面法的风机塔筒门框多目标优化研究

针对大型风力发电机组塔筒门框极限工况下等效应力过大以及造价昂贵的问题,以某大型风力发电机组塔筒门框为例,利用ANSYS workbench软件建立了包含门框的塔筒底段有限元参数化模型。采用中心复合实验设计方法(CCD)设计了响应面模型,通过响应面分析,研究了门框尺寸变化对其所受等效应力的影响;同时基于响应面分析结果,采用Shifted Hammersley方法抽取了优化样本的初始种群,采用遗传算法对门框进行了多目标优化。研究结果表明:经过优化,门框的最大等效应力降低26.69%,同时质量减少73.82%。     

车架有限元强度分析及轻量化设计

以理论公式计算出纵梁的抗弯截面系数需求,并对截面参数进行初步选择.利用Hyperworks软件对车架总成建立了有限元模型,使用求解器Optistruct对模型进行弯曲工况、转向工况、制动工况、扭转工况的强度分析,最后根据应力结果对车架连接板进行减重优化设计.结果表明:减重后的车架强度和减重前车架强度相当,满足强度要求.     

“桑巴塔”回转架的有限元分析与钢结构轻量化

大型游乐设备核心部件的设计校核多采用以材料力学为基础的传统计算方式。然而对于复杂的装配件,传统计算方法难以建立吻合度较高的力学模型,因此力学计算的结果难以真实反映承载特性。采用有限元软件ANSYS Workbench真实模拟桑巴塔回转架的2种典型工况,得到回转架在典型工况下的应力、变形分布情况,确定应力关键部位。根据有限元静力学分析结果当中最大应力与最大变形的富余程度提出可优化的参数变量,将基于ANSYS Workbench神经网络响应面法的多目标遗传优化算法应用于回转架钢结构的轻量化设计当中,得出最佳的优化参数配比,实现回转架结构自重减轻8.3%,完成桑巴塔回转架静力学分析与轻量化设计的"无缝"设计流程。     

基于ANSYS Workbench对渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳寿命分析

基于三维造型软件Pro/ENGINEER对直齿圆柱齿轮参数化数学模型的建立,通过利用Pro/ENGINEER与ANSYS Workbench的无缝连接接口,将齿轮数学模型导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中。在ANSYS Workbench环境下设置齿轮的工况对齿轮进行接触分析,再设定齿轮的材料属性及材料的S-N曲线,对齿轮接触疲劳寿命进行分析,获取齿轮在此工况下的接触疲劳寿命,对齿轮寿命有合理的预测。     

基于优化设计的门式卸车机结构可靠性分析

将优化设计与可靠性理论相结合进行门式卸车机的结构可靠性分析.利用ANSYS Workbench进行参数化实体建模,采用中心复合设计拟合响应面并进行参数灵敏度分析,在此基础上分别使用Screening,MOGA及NLPQL 3种算法对参数尺寸进行优化和对比分析,得到最佳设计方案,在保证满足强度要求的条件下,减小卸车机体积.再根据优化分析的结果,以最大等效应力不超过材料许用应力为可靠性评定指标,使用六西格玛分析技术比较模型优化前后的结构可靠性,优化后的结构可靠性有所提高.在分析结构轻量化问题的同时考虑了其安全可靠性要求,为卸车机的制造与优化改进提供了理论指导.     

大型岸桥结构的轻量化技术研究及应用

大型岸边集装箱桥式起重机(简称岸桥)是重要的港口机械,钢材用量是影响岸桥成本的主要因素,因此,轻量化是岸桥设计制造的关键技术。首先建立岸桥的参数化动力学模型,分析岸桥的载荷特性,并进行有限元强度分析;在此基础上参数化提取金属结构中危险单元的应力和危险节点的变形,以强度、刚度和第一阶整体模态频率为约束条件,对岸桥金属结构进行轻量化设计,在满足设计要求的情况下得到岸桥的轻量化设计方案。优化结果表明,所提方法可以在不降低岸桥强度和刚度性能的条件下,岸桥钢结构重量减少5.75%,质量和应力分布更加均匀、合理,显著改善了经济性,同时计算得到的大梁的疲劳寿命也满足设计要求。     

移动载荷作用的复杂箱型梁端部构形优化

装配式建筑构件综合安装和冶金生产线常用的起重机箱型主梁端部变截面焊缝处存在明显应力集中,在变载荷作用下,会产生疲劳裂纹的构形不合理问题。以起重机箱型主梁为研究对象,建立了合理的有限元主梁参数化模型,并对其进行静力学分析。并通过有限元软件模拟箱型梁在移动载荷作用下的瞬态响应,得到箱型梁跨中的位移响应和端部应力响应。最后根据分析结果,采用热点应力法构建端部最大应力表达式,在保证箱型梁质量增加较小以及其他约束条件下,以端部应力最小为优化目标,建立优化模型,通过优化使箱型梁端部应力满足强度条件。将优化方案与初始方案对比,验证了优化方案的可行性。     

潜油螺杆泵减速器行星架的结构参数优化

行星架在传动系统中承担输出转矩,是采油系统重要零部件之一。使用ANSYS Workbench对一种潜油螺杆泵减速器行星架进行有限元分析,得到行星架整体变形和等效应力分布规律。通过灵敏度和响应面分析,研究行星架壁板厚度及内外径对最大整体变形、最大等效应力和质量的影响,以此为基础对行星架壁板结构参数进行多目标优化设计。实验结果证明：优化后最大整体变形减小6.91%,几何质量未增大。     

基于响应面分析法的龙门式折弯机轻量化设计

针对一款龙门式80000kN折弯机,为使设计的机身满足材料要求,利用有限元分析软件ANSYS Workbench15.0对其三维模型进行静力学分析。为进一步避免出现结构笨重、安全系数太大的传统问题,根据分析结果设计结构优化方案,将折弯机工作台两个侧板、顶板及两个底部支撑板进行参数化建模,基于响应面优化方法,建立数学模型,以折弯机的整体重量最小为目标函数,以折弯机的最大变形和最大应力为约束条件,将相应结构的尺寸设为优化变量,对折弯机进行轻量化分析。结果得到基于中心复合设计的30组优化设计点以及变量间的相关三维关系曲面图等,最终使折弯机整体重量减少了16748.2kg,并且其应力和变形仍满足约束条件,优化效果显著。