吊具夹持机构的结构优化研究

为使吊具夹持机构满足载重工况的同时又尽可能降低自身质量及体积,对其进行接触应力、结构强度及优化设计分析,并根据最优设计参数作为制作夹持机构实物的具体数据,以实现对大直径、高质量、高温度零件的吊装。首先,该文采用Ansys Workbench建立夹持机构的参数化有限元模型,并进行接触分析,得出强度相对薄弱位置,进而提出改进和优化方案。其次,建立夹持机构的结构优化模型,采用零阶优化方法进行优化处理,从而得到模型的最优设计参数。从优化结果可得,夹持机构的比重较轻,夹持臂厚度变薄,而此时的最大综合位移和最大等效应力依然满足设计要求。最后,以优化分析结果作为夹持机构的实物制作数据支撑,制作调试后的吊具现场使用状况良好,效果比较理想,可验证分析结果的准确性。     

复合材料发射箱定向器结构设计

目的 针对复合材料发射箱定向器的结构进行优化设计。方法 通过材料力学理论,计算并结合有限元仿真分析,对定向器进行结构优化设计。结果 定向器的最大变形满足指标要求,最大应力低于材料屈服强度。结论 该设计方法便捷可靠,为今后类似产品设计提供了思路参考。     

复合材料圆柱壳轴压屈曲性能分析

对完整复合材料圆柱壳轴向压缩性能进行了试验研究,得到了圆柱壳结构的破坏载荷和各测量点的载荷-应变曲线,通过分析得出结构的破坏形式为屈曲破坏。利用ANSYS有限元软件建立了模型,对复合材料圆柱壳进行屈曲分析,将有限元计算的结构变形和屈曲载荷与试验结果进行对比,计算结果与试验结果一致,验证了模型的有效性。利用建立的有限元模型,分析了开口尺寸和铺层角度对含矩形开口的复合材料圆柱壳屈曲载荷的影响。在开口处加装复合材料口盖对结构进行补强,补强后的柱壳结构满足强度设计要求。     

基于价值工程与振动冲击测试的包装结构优化设计

目的为了满足价值工程节约成本的要求,对某出口海外的木包装容器结构进行优化设计。方法首先对产品功能进行分析,设计新包装的结构方案,由原有的卧式包装优化为用材更少的立式包装,然后运用理论力学知识对泵体进行稳定性计算和底座强度分析,然后运用CATIA建立三维模型,运用有限元分析软件Ansys Workbench对模型进行强度校核,最后根据国际安全运输协会包装测试标准对样品进行振动、冲击、跌落测试。结果新包装通过了振动冲击跌落测试,优化后的木包装容器满足抗冲击的强度要求,满足不会发生倾覆的功能要求,木材用料节约了40%,铁支架材料节约了100%,每年全球公司节约成本约360万元。结论新包装在满足产品功能的基础上,大大节约了成本,满足了价值工程以最少的费用换取所需要的功能的要求;同时也为跨国包装设计工程师提供一种包装解决方案和技术参考。     

周转铝箱的轻量化设计

目的 以某周转铝箱作为研究对象,通过有限元分析方法和正交试验设计对周转铝箱进行轻量化设计,以解决结构强度设计过剩的问题。方法 利用有限元分析软件Ansys Workbench对周转铝箱进行堆码工况的仿真分析,通过2个失效准则对分析结果进行评价,基于正交试验设计优化方案,通过Matlab软件对优化方案进行数学模型的建立及计算。结果 通过仿真分析,第1阶模态载荷因子为6.98,基于失效准则,周转铝箱的安全余量较大。根据极差分析,以箱体自身质量为唯一指标,确定了周转铝箱箱体侧柱厚度尺寸对箱体自身质量的影响最大,继而通过Matlab进行数学模型的建立以及计算,轻量化方案在满足工况使用条件的同时箱体的自身质量减少了9.88%。结论 轻量化设计后的周转铝箱符合强度失效和稳定失效2个准则,且满足实际工况使用条件,进一步说明采用正交试验法和有限元分析法进行轻量化设计的方案是可行的,实现了成本的减少,也提高了材料的利用率。     

板材推送机送料台结构设计及有限元分析与改进

目的针对目前人工下料成本高、生产率低的问题,设计一种新型物料设备。该新型设备可实现精准上料,即根据操作人员需要锯切的层数及单层板材的厚度进行上料。方法针对送料台的结构强度,采用Ansys软件对其三维模型进行有限元静强度分析。结果分析得出了叉车臂切口强度薄弱,进而提出了一种改进方案并再次进行有限元验证分析。结论最终强度满足了设计要求,达到了提高生产效率的目的。     

汽车悬架稳定杆连杆支架的疲劳仿真分析及结构优化

针对某型车辆常规耐久性试验过程中稳定杆连杆支架出现断裂的问题,对稳定杆连杆支架进行疲劳寿命分析和结构优化.首先运用ANSYS软件建立稳定杆连杆支架的有限元模型;然后基于静态有限元疲劳分析方法对连杆支架进行强度分析计算,并依据强度分析结果对稳定杆连杆支架进行疲劳寿命预测分析;其次根据等强梁理论对稳定杆连杆支架进行结构优化,支架截面由原来的等截面改为变截面,并对优化后的结构进行疲劳寿命预测;最后通过疲劳台架试验和裂纹断口分析,验证仿真分析结果.通过台架试验和仿真结果的对比可以得出,稳定杆连杆支架优化前后其疲劳寿命预测准确,优化后结构疲劳寿命符合预期.     

超大型中微子探测器有机玻璃球与不锈钢网壳方案的设计优化分析

江门中微子探测器规模巨大,直径将达到35.5 m。为了得到满足江门中微子探测器使用要求的结构方案,该文针对其设计工况和要求,提出了有机玻璃球+双层不锈钢网壳支撑的方案,完成了结构的初步设计以及有限元分析。在此基础上对杆件截面、撑杆布置等方面进行了优化,并且对优化后的结构进行强度、温度和影响因素分析。结果表明,优化方案有机玻璃球上最大Mises应力降低了12.6%,撑杆的最大轴力降低6.3%,结构最大位移降低5.8%。考虑几何和材料非线性时,优化结构的荷载系数为2.12,满足稳定计算的要求。提升内液面的高度、升高温度均能减小有机玻璃的应力;节点失效对于结构影响不大,而地震作用导致支柱过大的应力可以通过增加斜向撑杆来降低。     

组合结构动态特性的实验分析

目的 分析组合结构结合部的动态特性。方法 应用试验模态分析法分析组合结构结合部的传递函数，并用有限元模态分析法对组合结构进行计算分析。结果 确定了结合部的动态特性，计算出组合结构的前五阶非刚体模态，结算结果满足工程要求。结论 所得出的实验结果和建立的组合结构模型基本正确。为下一步组合结构的优化和动力学匹配提供了依据。     

客车转向架构架结构强度仿真计算分析及优化

为了得到精确数值解，根据UIC515-4确定的构架强度计算载荷工况，利用大型有限元分析软件ANSYS对客车焊接结构转向架构架进行了有限元计算分析，并根据静强度计算结果对构架结构进行了优化。     

兆瓦级风力发电机组齿轮箱支座的有限元分析

风电机组中的齿轮箱支座不但要支撑齿轮箱自身重量,还要抵消主轴传递过来的扭矩,其结构是否合理将直接影响到风电机组能否平稳运行。为验证齿轮箱支座结构的合理性,采用有限元软件HyperMesh对齿轮箱支座进行规则的六面体网格划分,并以有限元分析软件ANSYS作为分析平台对其进行强度分析,根据计算结果进行强度校核。分析结果表明:齿轮箱支座的最大应力值小于材料的许用应力,满足材料的强度要求,能够达到使用要求。有限元分析软件的使用,能够快速、直观地对较复杂的结构模型进行强度分析,提高了计算精度和分析效率。     

客车车内降噪设计

首先针对某型客车建立了汽车车身结构的有限元模型,对建立的模型进行了有限元模态分析;通过比较计算得出的模态数据和实车试验得出的模态数据,验证了该车身结构有限元模型的正确性。基于模态分析的结果,提出了车身减振降噪的改进方案, 在车身模型上对结构进行了改进并且对改进前后的车内噪声进行分析。分析结果表明,该改进方案能有效降低车内的低频噪声。     

客车车内降噪设计

首先针对某型客车建立了汽车车身结构的有限元模型,对建立的模型进行了有限元模态分析;通过比较计算得出的模态数据和实车试验得出的模态数据,验证了该车身结构有限元模型的正确性。基于模态分析的结果,提出了车身减振降噪的改进方案, 在车身模型上对结构进行了改进并且对改进前后的车内噪声进行分析。分析结果表明,该改进方案能有效降低车内的低频噪声。     

基于TRIZ理论的纸盒成型机主轴结构的优化设计

目的运用TRIZ理论对纸盒成型机主轴结构进行优化设计。方法利用TRIZ理论的冲突解决原理对纸盒成型机主轴结构进行分析归纳,得到相应的创新设计原理和优化方向,通过分析对比选择最佳的创新原理,以解决设计中的矛盾,并利用TRIZ理论提供的优化方向对主轴结构进行有限元分析。结果通过TRIZ理论得到了纸盒成型机主轴结构的优化方案和方向,利用有限元仿真软件进一步分析得到了纸盒成型机主轴结构的的最大变形为0.1796 mm,通过对纸盒成型机主轴结构最终优化方案的实验验证,得到主轴结构的最大变形为0.18 mm,满足使用要求。结论利用TRIZ理论和有限元相结合的方式为纸盒成型机主轴结构的优化设计提供了一种新的思路,同时也为纸盒成型机主轴结构的进一步优化设计提供了依据。     

基于遗传算法的复合材料层合板削层结构铺层优化

针对应力变化较大的碳纤维增强复合材料层合板,提出削层结构铺层分级优化模式。通过将结构分解为若干子铺层并对各子铺层的位置、尺寸、铺层数以及铺层顺序进行优化,得到了满足强度和可制造性要求且质量最小的结构设计方案。该模式的第1、2级优化利用参考层对各子铺层位置及尺寸进行优化,第3级优化通过引入3次样条插值参数化方法对各子铺层层数和铺层顺序进行优化。参考层的引入可减少设计变量的数量,3次样条插值参数化方法可解决以铺层角为设计变量时设计变量数目不确定的问题。利用有限元方法对结构进行力学分析计算,并依据Tsai-Wu准则确定结构强度。在第2、3级优化中利用遗传算法对优化问题进行求解。算例计算表明:削层结构铺层分级优化模式结果合理可信。与均匀铺层方法结果比较可知:削层结构可有效减少结构质量。     

中型电机包装箱吊装安全的研究

建立了中型电机包装箱吊装过程的力学模型,分析各构件的剪力、轴力和弯矩,按照木结构的强度要求校核包装箱的强度.运用ANSYS软件对包装箱框架结构进行有限元分析,得到了框架结构的承载应力大小及其分布状况,并对框架结构进行优化分析,为中型电机包装箱设计和吊装安全的研究提供了依据.     

基于复合仿真技术的武器装备工业造型设计方法

目的 将仿真技术作为武器装备工业造型设计中的重要手段,使国防武器装备在满足隐身性能和结构强度的要求下,提升装备工业造型的视觉气质.方法 首先依据隐身理论提出武器装备造型的隐身设计策略,然后利用隐身仿真技术与有限元仿真技术对武器装备工业造型方案进行隐身性分析、静力学分析、动力学分析以选出最优设计方案,并找到方案中的结构薄弱部位,最后通过结构优化方法对其薄弱部位进行造型优化设计.结论 以舰载雷达天线座为例验证了基于隐身分析与有限元分析的工业造型设计方法可应用在武器装备领域.     

基于ANSYS强度仿真与动力学测试的包装结构优化设计

目的 在保障机械结构强度的前提下,对消费量大的某泵用木包装结构进行优化设计,对机械强度进行CAE有限元仿真,并进行振动跌落冲击测试,以降低成本提高产品价值。方法 首先分析产品的使用功能,设计新型包装方案,将原有铁底板支撑结构优化改为用材更少的V型木质支撑结构,建立力学模型,进行底强度分析以及稳定性计算;然后运用SolidWorks建立3D模型,运用ANSYS Workbench进行仿真评估;最后生产出新型包装,并根据包装测试标准进行了测试。结果 新的包装结构用V型木质取代了铁底板支撑,节约了100%的铁质包装材料,并通过了冲击振动跌落测试。优化设计的新包装型式能满足运输过程中的冲击振动跌落等产品保护要求,满足运输稳定性的功能要求。结论 本文以价值工程理念为指导,优化设计的新包装结构,在满足产品功能的同时节约了成本,是价值工程在包装优化领域极好的运用,为机械工程领域包装工程师提供了设计参考和解决方案。     

多向模锻液压机机身结构优化设计

采用UG和Ansys Workbench软件建立有限元模型,对机身结构进行了有限元分析,得到了液压机在满负荷条件下的机身变形、应力云图。通过对模拟结果进行分析发现,机身的强度达到了设计要求,但是上横梁和左右侧梁的刚度不够。对3种解决措施进行优化模拟,发现综合采用增厚筋板和合理加装筋板最为有效,机身刚度满足设计规范要求。     

液压支架柱窝有限元分析及结构优化

利用ANSYS Workbench软件对液压支架柱窝进行参数化建模,并对其刚度和强度进行校核及多目标结构优化设计。通过计算输入参数的敏感度及响应曲面来确定优化方案。优化结果表明:柱窝在满足刚度和强度要求的同时其质量减少了6%,达到了轻量化的设计目的,获得了理想的结构参数。