基于有限元的挖掘机动臂性能优化分析

采用有限元分析方法对液压挖掘机的动臂性能进行了优化。以产品的性能为应用目标,通过建立参数化模型并以ANSYS软件为平台,研究了优化设计方法在实际中的运用效果。优化前、后实验结果对比表明,该方法能快速有效地提高产品的设计效率,为同类零件的设计提供参考。     

大推力双U型永磁同步直线电机设计及性能测试

设计了一种应用于龙门五轴加工中心的大推力U型永磁同步直线电机,并对其性能进行了测试。结合电机使用环境和性能参数要求,对直线电机的基本尺寸、绕组形式和磁钢布置等进行了理论分析和计算;建立了该电机的有限元模型,采用有限元分析的方式对电机的静动态性能进行仿真分析,确定电机设计的最终方案并完成制造工作;应用直驱部件测试评价平台对电机的性能进行全面测试。实验测试结果满足系统的设计要求,证明了设计方法和设计过程的有效性。     

某轿车排气系统振动特性仿真及优化

基于一维的BEAM单元对排气系统进行了有限元建模,并将有限元模态分析结果和实验模态分析结果进行对比,结果显示,一维的排气系统数值模型可以准确描述真实系统的动力学特性.在此基础上,运用优化设计方法对排气系统的吊挂点位置进行了精细化优化设计,以达到通过调节排气系统固有频率而提高车辆NVH性能的目的.     

一种特大型滚动支承的优化设计

针对某重点工程的具体设计要求，分析了采用传统轴承支承的缺点，提出了滚轮式支承方案，并进行了具体结构设计，建立了滚轮组件结构的优化设计模型，运用Matlab软件对滚轮组件进行了优化计算；同时对滚动支承的外圈进行了焊接结构设计，采用ANSYS软件对其进行了应力应变分析。经校核计算，该支承满足工程设计要求，所设计的结构和采用的设计方法对于特大型滚动支承设计具有一定参考价值。     

磁悬浮反作用飞轮密封罩结构的优化设计

研究了磁悬浮反作用飞轮密封罩结构的优化设计方法。基于有限元分析理论分别建立了两种外形设计方案的密封罩有限元模型,对密封罩壳体进行了静强度分析并利用特征值屈曲法分析其抗压稳定性,比较了两种设计方案的优缺点;对其中一种壳体的设计方案进行了变外形参数的结构优化设计,通过分析两个关键外形参数和壳体厚度对密封罩整体性能的影响,得出了最优的密封罩设计方案,最终得到壳体的设计质量为0.197 kg,稳定性系数达5.374。该优化设计方法提高了密封罩设计的可靠性和效率,对飞轮系统整体优化设计有重要意义。     

基于ANSYS顶升平移装置的优化设计

分析了顶升平移装置的工作特点与工作要求,重点研究了顶升系统的机械结构设计,确定了各个主要部件的结构形式与设计参数。运用三维软件Solid Works建立了该装置的三维几何模型,将其简化后导入ANSYS Workbench有限元分析软件中,建立了有限元模型进行了应力和应变的有限元分析。针对分析结果,对相应零部件进行了优化设计,形成一套强度和刚度满足设计要求,结构设计合理的装置。     

新型外转子雷达稳定平台的动态特性分析与优化

光电雷达稳定平台可以隔离船摇,使负载雷达保持惯性空间稳定,是使用雷达时的重要部件。运用Pro-E软件对新型基于外转子的光电雷达稳定平台进行了三维实体建模,进行合理简化后,进入Ansys软件建立有限元模型。应用有限元理论和Ansys软件对该平台进行了模态分析,得到稳定平台前8阶模态的固有频率和振型。其中对比了不同网格,不同材料产生的不同模态,对同类分析提供了参考,也为此稳定平台的设计优化提供依据,提出了改善该平台结构动态性能的措施。     

全向式多室连通火星着陆缓冲气囊的多目标优化设计

针对基于地面模拟试验传统设计方法难以对全向式多室连通气囊进行优化设计的问题,采用基于有限元仿真、试验及多目标优化相结合的方法对该气囊系统进行了优化设计。在优化设计过程中,建立了可以分析全向式多室连通气囊(包裹了着陆探测器)的火星着陆缓冲过程的有限元模型,并进行了部分冲击试验,验证了该模型的准确性;然后基于有限元仿真结果,构建了目标函数的多项式代理模型;根据该模型,运用多目遗传算法对气囊系统进行了优化设计,系统的轻量化与单位质量吸能性能得到显著提高。该研究方法对全向式多室连通火星着陆缓冲气囊及其类似装备的设计具有很好的指导意义。     

基于UG的伸缩式皮带输送机臂架结构参数化设计

伸缩式皮带输送机构采用二级伸缩臂架结构设计,兼具有结构紧凑,重量轻的特点,并能满足长输送距离作业的要求。输送臂结构设计中应用自下而上的参数化结构设计方法。通过UG建立伸缩式悬臂结构的三维主体模型。并对装配模型进行有限元分析和仿真优化设计。所得到的最终优化设计结果完全满足设计要求。该参数化建模为该产品的后续产品设计提供了方便,优化设计方法也为类似结构产品设计提供了一种较为实用的分析设计方法。     

应用灵敏度分析的TY型自卸车车架结构优化设计

运用Hypermesh软件建立了TY型自卸车主副一体式车架的有限元模型,通过稳态力学分析发现该车架存在构件各部位所受应力严重不均衡的现象,并对车架结构进行了优化设计。通过对弯扭工况下车架构件的柔度系数灵敏度和质量灵敏度的计算,并基于灵敏度分析的结果确定优化设计变量,以车架的总质量最小作为优化目标,以车架的强度和刚度作为约束条件进行优化。优化结果表明:在满足车架整体性能要求的前提下,优化后的车架最大应力值明显减小,避免了应力集中现象,并且车架质量减轻了82kg,验证了该优化设计方法的有效性。     

履带起重机臂架系统参数化有限元建模及分析平台的研究

针对履带起重机臂架结构种类繁多,有限元计算建模工作量大的特点,利用参数化技术、有限元参数化技术、Ansys的二次开发技术、Matlab语言和数据库技术,结合履带起重机臂架系统有限元模型,开发出履带起重机臂架参数化建模及分析平台,实现履带起重机臂架参数化建模及分析、优化设计、生成三维模型及工程图,提高臂架系统设计的开发效率.     

基于逆向工程的医学器官有限元建模方法

为了提高医学器官有限元模型的建模速度和精度,采用逆向工程的思想方法,利用Medical image processing platform(MIPP)软件自动建立了人头部的有限元分析模型。用户可以通过MIPP进行二维图片的重构和三维显示, 然后应用ANSYS参数化设计语言导出一个有限元分析模型。结果表明新的建模方法比传统的建模方法速度更快, 精度更高,为生物力学分析和医学假肢制造提供了一个更加有效和实用的方法。     

三维CAD/CAE一体化的参数化动态有限元建模

提出了一种基于CAD参数化技术与CAD／CAE一体化技术的参数化动态有限元建模方法，该方法解决了三维实体有限元建模中几何模型的描述与驱动、参数联动、模型自动更新等一系列问题，为先进的参数化有限元分析与优化设计提供了关键技术基础；阐述了三维参数化动态有限元建模方法中的若干关键技术，包括具有典型意义的基于AutoCAD／MDT二次开发环境ObjectARX的CAD／CAE集成方法、复杂三维组合曲面网格全自动生成算法、复杂三维实体的四面体网格全自动生成算法、面向对象的有限元模型描述方法，以及有限元模型的参数驱动方法等；建立了一个三维参数化形状优化设计应用原型系统。     

飞机牵引车车架三维有限元静态分析

用SolidWorks三维建模技术建立了飞机牵引车车架的三维几何模型。以solidworks自带的COSMOSworks为有限元分析平台,建立了飞机牵引车车架有限元模型,进行了有限元静力学计算,结果表明有限元技术是牵引车车架结构设计的有效工具。对下一步的强度加载实验提供了理论指导。     

大型轴流压缩机焊接机壳结构设计及优化

针对某型号大型轴流压缩机,基于CAD/CAE现代设计方法,利用Pro/E三维设计软件,在满足互换性的要求下,设计了可以代替铸造机壳的焊接机壳。采用ANSYS Workbench软件对下机壳结构进行静力分析,确定下机壳应力分布和位移;利用DOE优化技术,分析了下机壳外壳板及进、排气筒板厚与机壳变形和质量间的关系。在此基础上,在保证下机壳变形量不增加的情况下,对板厚进行优化,达到机壳减重、节约材料的目的。     

基于OpenGL的四圆弧齿轮三维建模和有限元分析

针对四圆弧齿轮的轮齿是三维螺旋体的特点以及其几何设计与力学计算复杂的实际情况,采用三维有限元法,以VC++6.0为开发工具,基于OpenGL图形内核自主开发了一款四圆弧齿轮有限元分析专用软件,包括四圆弧齿轮三维实体模型参数化计算机辅助设计、有限元网格的自动生成、边界条件的建立、最恶劣加载点的确定以及应力的计算,工程人员只需输入四圆弧齿轮的基本参数,即可自动实现四圆弧齿轮的参数化CAD建模和有限元分析。通过与SolidWorks软件中的Simulation有限元分析模块进行对比,验证了所述软件分析结果的正确性。     

Some studies on temperature profiles in AISI 304 stainless steel sheet during laser beam welding using FE simulation

The investigation of transient temperature profiles of a weld joint produced by the laser welding process is presented. A three-dimensional finite element model is developed using a commercial finite element code ANSYS in order to obtain the behavior of temperature field and molten pool shape during the welding process. A three-dimensional conical Gaussian heat source is employed as a heat source model for performing a non-linear transient thermal analysis. The temperature-dependent material properties of AISI 304 stainless steel sheet are taken into account, which has a great influence on the temperature fields indicated by the simulation results. The effect of latent heat and the convective and radiative boundary conditions are also included in the model. A series of laser welds are performed using a 2-kW continuous wave Nd:YAG laser welding system. The experimental trials are conducted by varying the laser input parameters namely beam power, welding speed, and beam incident angle to validate the model. The results show that there is a good agreement between the finite element simulation and the experimental observations.     

Investigations of friction stir welding process using finite element method

The aim of this study is to investigate the process of friction stir welding (FSW) by using finite element method (FEM). Currently, the materials that are difficult to be joined with conventional fusion methods can now be easily joined with the method of friction stir welding. In this paper, the welding capability of many different materials with this method has been investigated by using analytical and numeric methods. In this study, a finite element (FE) model was developed for welding process with friction stir welding of AZ31 magnesium alloy. This model was performed by the software of DEFORM 3D finite element in 960, 1,964, and 2,880 rpm rotational speeds and in 10 and 20 mm?min^?1 transverse speeds. The temperature values taken from experiments and the temperature values with FEM are compared, and according to these results, it can be stated that the FE model gives reasonable results with experimental results based on temperatures values. Hence, the FE model can be used to predict other parameters of FSW process in future studies.     

基于ANSYS Workbench 的热压头热-结构耦合分析

应用三维软件SolidWorks建立某型号热压头三维模型,基于有限元分析软件ANSYS Workbench建立其有限元模型,并对热压头进行热-结构耦合分析,得到了焊接过程中热压头的热变形,验证了温度对热压头焊接精度的影响,为热压头结构的进一步优化设计提供基础。     

新型球式稳定平台内框架的模态分析与优化

针对新型球式稳定平台光电设备视轴稳定的问题和其内框架动态性能的研究,通过Pro/E软件建立了内框架与光电设备的装配三维模型,利用ANSYS Workbench软件,对新型球式稳定平台内框架进行了有限元分析。通过对内框架和光电设备进行有限元网格划分、设置各项材料参数、添加边界条件等一系列步骤,计算出了内框架的前五阶固有频率和振型,在前五阶模态振型云图中找出了内框架最薄弱的部分,从而检查出所设计的新型球式稳定平台不在关心的频率范围内发生共振,符合设计要求。研究结果表明,有限元模态分析对于优化系统的动态性能是十分有效的,它能够确保新型球式跟踪平台远离共振失效。根据计算结果提出修改意见,可以为以后新型球式稳定平台的整体动态性能的优化改善提供理论基础。