轻型薄壁箱形结构耐压强度研究

本文对薄壁装配式不锈钢水箱的轻型薄壁箱形结构的耐压强度进行了试验研究,得到了在冲压前后模压板不同区域的各项力学性能指标,发现其球冠区域屈服强度增加高达42%;获取了在内压载荷下箱体各控制部位的力学响应特性,箱体各模压板块中与加强槽毗邻的球冠边缘区域的应力始终占控制地位;得到了箱体的屈曲失效模式。有限元数值模拟结果与试验数据较为吻合,可为指导和规范其设计制造提供参考。     

复杂薄壁箱形结构强度数值模拟及试验验证

对复杂薄壁箱形结构在内压载荷下的力学响应和承载能力进行数值分析。得到箱体在内压载荷下的应力和位移变化特性,箱体各模压板块中与加强槽毗邻的球冠边缘区域的Mists等效应力始终占控制地位;获取箱体的屈曲失效模式,基准模型箱体底板的屈曲临界载荷为80 kPa。对模型箱体力学响应特性和承载能力进行试验验证,试验数据与数值模拟结果较为一致,控制点应力最大偏差为12．6％,位移偏差最大值为10．9％;另外,试验发现这种薄壁结构存在底部模压板失稳、包角渗漏和斜拉筋拉脱等3种失效模式。     

基于实测载荷谱的AMT换挡箱体疲劳寿命预测

以某电控机械式自动变速器(AMT)换挡箱体为研究对象,考虑发动机和路面振动激励的影响,通过合理布置传感器,在襄阳汽车试验场采集了AMT换挡箱体振动载荷谱,并对载荷谱进行了预处理和重复性检验。通过载荷谱应力最值比较发现,部分测点为危险区域,是结构设计和改进需要重点考虑的地方。结合疲劳累积损伤原理对目标测点的疲劳寿命进行了分析计算,对换挡箱体可靠性分析和局部结构完善具有重要意义。     

电动汽车减速器箱体结构优化设计

针对某型新开发的电动汽车减速器箱体进进行了优化设计分析。首先,在对减速器各轴承、轴等零件的受力分析的基础上,确定了箱体的载荷分布,进而进行了有限元应力应变分析。根据有限元分析结果,对箱体局部区域以箱体材料体积为目标函数、在刚度和强度为约束条件的情况下进行了结构拓扑优化。根据优化结果,综合考虑箱体的实际工作情况和相应功能要求,修改箱体结构,得到减重后的箱体模型。结果证实,优化后的箱体结构刚度基本不变,而强度有所增加,重量减轻了大约6%。     

筋肋增强薄壁圆筒有限元分析

镁合金薄壁结构在飞行器和航海器工程领域应用范围逐步扩展。针对一种筋肋增强镁合金薄壁圆筒结构试件,采用Solid Works Simulation有限元分析软件,数值模拟圆筒结构应力和变形分布及结构固有模态特性。结果表明在1~1.75 MPa外压载荷下,圆筒壳板最大等效应力和变形都发生在外止口临域单元框壳板中心部位,其值随外压载荷的变化与筒体试验有关结果符合较好,筋和肋对增强薄壁结构壳体刚性起主要作用。圆筒前十阶固有频率从683 Hz依次增加至1147 Hz。Simulation软件能够用于筒体结构的后续改进设计和深化研究使用。     

新能源悬臂型轮边减速器箱体结构强度研究

轮边减速器作为重型或新能源车辆重要的减速增扭传动结构之一,其箱体是齿轮传动系统内部载荷和车架连接外部载荷的重要承载体,箱体结构设计合理和强度性能满足是轮边减速器平稳运行的重要保证。基于箱体三维几何结构和有限元分析方法,建立集“模型-强度评判-运转”的箱体结构分析方法,综合研究了箱体的结构强度及密封性。结果表明,采用组合计算的载荷和强度评判准则下的箱体具有足量的设计强度和刚度,可以支撑内场传动系统的平稳运行和抵抗外载荷作用变形;足量的螺栓分布和合适的螺栓型号可以保证箱体结合面接触面均匀分布,且不发生漏油现象;箱体试验结果与理论分析基本吻合。提出的结构强度分析方法为箱体的结构设计提供了技术参考。     

基于有限元法的列车空调箱体模态分析

由于空调箱体在随列车运行过程中需承受大量振动载荷,容易对空调箱体结构产生破坏,降低使用寿命,所以需对空调箱体进行模态分析.通过模态分析可以得到空调箱体的固有频率和模态振型.通过固有频率的计算可以得到空调箱体在随列车运行过程中自身固定的频率.通过模态振型能够得到空调箱体结构的整体刚度特征,预先发现结构的刚度薄弱区,为结构...     

动车组牵引变流器风机流固耦合数值计算

为了获得动车组牵引变流器冷却风机内流场空气流动特性和风机结构强度。首先,基于不可压缩流体N-S控制方程和Standard k-ε湍流模型,建立了风机的三维计算模型。对模型进行非定常流动数值仿真,分析得出风机内部空气流动特性;其次,提取叶轮叶片、箱体壁面表面压力,将气动载荷作为体载荷施加到风机结构单元上,进行风机结构强度计算,确定出风机叶轮和箱体的最大应力的危险位置。计算表明:风机结构的最大等效应力为29.08MPa,小于结构材料Q235E的抗拉屈服极限。计算数据可为风机结构的优化设计提供理论依据。     

采棉头锥齿箱有限元热-结构耦合分析研究

针对采棉头锥齿箱存在的热栽荷引起的热变形问题,应用有限元热-结构耦合分析方法,对箱体结构进行热态特性分析,给出箱体的稳态温度场分布,将分析结果作为箱体热-结构耦合分析的边界条件,建立了耦合分析模型,计算出箱体在热和结构载荷共同作用下箱体的应力分布和位移云图.研究结果表明,采棉头锥齿箱变形是结构载荷与热载荷共同作用的结果...     

逆向工程技术在箱体零件设计中的应用

将逆向工程技术应用于复杂薄壁箱体类零件的设计与制造,通过工业级光学3D扫描设备测量某减速器箱体结构的三维数据,在Geomagic平台上对点云模型进行修复与处理,明确了薄壁箱体类零件逆向设计的实现流程。以箱体结构封装模型为参照,分别对初始点云模型和CREO环境下的测绘模型进行质量分析,有助于提高箱体类零件的建模精度和质量,为复杂箱体类零件的逆向复制、产品改型及创新设计提供了重要依据。     

主应力场驱动的复杂薄壁件刚度增强方法

针对传统井字形加强筋等加强方式在复杂薄壁件的刚度增强效果并不总是最优的问题,提出了一种复杂薄壁件的刚度增强方法.探究了基于主应力场模型的王莲筋脉布局的仿生原理,提出了主应力场驱动的复杂薄壁件轻量化刚度增强优化方法.实验结果表明,与井字形加强筋结构相比,结构质量基本相同时,该方法生成的复杂薄壁件的比刚度增大33％.     

低刚性零件的加工方式与工艺参数选择

随着技术的发展为了提高零件强度和工作可靠性,越来越多的零件采用整体毛坯件和整体薄壁结构。材料大量采用铝合金、钛合金、耐高温合金、高强度钢、复合材料等。结构复杂的薄壁件、沟槽、加强筋等,工艺刚性较差。结构特点是薄壁结构,形状复杂,外形变斜角变化大,外形多为双曲面,要求成形精确。     

面向动力学性能的薄壁加筋板结构阻尼与筋条布局协同优化设计

为减小薄壁加筋结构在动态环境下的振动,提出了加筋肋布局和阻尼层拓扑一体化设计方法。以含表层阻尼材料的薄壁加筋板结构为研究对象,结合阻尼材料惩罚模型与基结构优化方法,引入筋条密度和阻尼单元密度两类独立设计变量,考虑筋条和阻尼材料的体积约束,建立最小化动态柔度的阻尼材料拓扑和筋条布局的协同优化模型,实现面向动态响应最小化的含阻尼层的薄壁加筋结构最优设计。通过不同阻尼、不同频率下的含表面阻尼层加筋板的多个数值算例,验证了所提方法和模型的有效性。     

Elastic tripping analysis of corroded stiffeners in stiffened plate with irregular surfaces

Tripping of stiffeners is one of the buckling modes of stiffened panels which could rapidly lead to its catastrophic failure. Loss of thickness in the web and flange of stiffeners due to corrosion reduces elastic buckling strength. It is common practice to assume a uniform thickness reduction for corroded surfaces. To estimate the remaining strength of a corroded structure, a much higher level of accuracy is required since corroded surfaces are irregular. Finite element method is employed to analyze elastic tripping stress of corroded stiffeners with irregular surfaces. Comparing the results with elastic tripping stress of un-corroded stiffener, a reduction factor is introduced. It is found that for flat-bars and angle-bars the reduction factor increases by increasing corrosion loss; however, for tee-bars remains almost unchanged. Surface roughness has no significant effect on reduction of tripping Euler stress of angle-bars and flat-bars; however, it has an effect on reduction of tripping Euler stress of small flat-bars. For high values of corrosion loss, reduction of tripping Euler stress is higher in flat-bars than angle-bars. Corrosion at the mid-length or ends of flat-bars is more detrimental than full length. Corrosion at the ends of angle-bars is more detrimental than full length and mid-length.     

铝硅基精铸材料薄壁壳体成型多尺度分析

针对铝合金薄壁壳体铸造成型高质量要求,通过向ZL101A铝合金中增添Al-10Sr变质剂以及微量Ni元素,制备铝硅基精铸材料坯件,借助加热设备与SCC-44500电子万能试验机对铝硅基精铸材料进行高温压缩试验,得到不同应变率与不同温度下材料的应力-应变曲线,发现铝硅基精铸材料在各应变率及温度下的屈服强度相对ZL101A铝合金均提高。以铝硅基精铸材料进行液压泵薄壁壳体铸造工艺设计分析,基于ProCAST铸造模拟软件,采用低压铸造工艺方案对铝合金薄壁壳体低压铸造过程进行多尺度模拟,分析预测得到了温度场和流动场对铸件充型和凝固过程中缩孔缩松形成的影响,并对壳体铸件的显微组织特征进行了分析,观察得到内部二次枝晶臂间距和共晶层片间距分布状态,综合分析宏微观结果可知,适合的铸造工艺可以制备出完整高性能的铝硅基合金薄壁壳体铸件。     

薄板结构低噪声仿生拓扑优化方法

针对薄板结构的低噪声设计问题,以结构声辐射功率最小化为优化目标,借鉴植物脉序分枝结构的构型特征,提出了薄板结构加强筋布局的仿生拓扑优化方法。以结构应变能最小和释放局部最大剪应力作为加强筋主脉和次脉的生长准则,以广义Murray准则作为加强筋脉序的分歧准则,构造了具有脉序分级特征的加强筋自适应生长算法。以固支薄板结构的横向弯曲振动及声辐射问题为典型算例,对比分析了仿脉序分布加筋板结构的声辐射功率和振动功率流的分布特性。数值结果表明,与相同体积约束下的正交加筋布局方式相比,仿脉序分布加筋方法使薄板结构具有更优的声振特性,进而验证了薄板结构加强筋仿生布局降噪方法的有效性与可靠性。     

不同螺栓预紧力的水轮机顶盖及螺栓的静应力分析

使用ANSYS有限元软件建立了某电站轴流式水轮机顶盖及螺栓的模型,研究了不同预紧力工况下顶盖及螺栓的变形和应力分布。结果表明:顶盖应力梯度较大处主要存在于于内顶盖上盖板、内外顶盖法兰螺栓把合处以及开孔两端,螺栓同时承受轴向荷载和弯矩的作用,螺栓横截面应力存在不均匀性;顶盖局部应力与预紧力敏感性比较弱,螺栓应力变化敏感,螺栓预紧力的敏感性依次为变化相对短筋板、上盖板、长筋板。     

门槛梁抗弯性能影响因素研究

以某微型车门槛梁为研究对象,分析在侧面碰撞过程中的变形模式,确定薄弱截面.为便于对抗弯性能影响因素研究,将其等效简化为单帽梁.设计三点弯曲准静态试验,采用单一变量的方法,分析单帽梁的厚度、截面长宽比和材料对抗弯性能的影响规律.结果表明:薄壁梁内板厚度对抵抗弯曲所起的作用较小,薄壁梁的抗弯性能主要由外板厚度来体现,厚度越...