干熄焦提升卷筒开裂分析与结构优化设计

针对梅钢干熄焦提升卷筒使用过程中出现开裂的现象、卷筒结构和开裂特征,建立了卷筒提升过程的有限元分析模型,对卷筒结构进行应力和变形计算,提出了卷筒结构的优化设计方案,并对结构优化后的卷筒重新建立有限元模型进行计算与分析。对比前后两种结构的应力、形变、短应力线的变化,发现结构优化后的卷筒形变明显变小、短应力线有效增长。优化设计的熄焦卷筒的现场使用表明,该优化设计研究为避免开裂事故和变形失效的发生,提供了有益的技术支撑。     

平行刃剪切机剪切过程的有限元仿真模拟分析

金属剪切过程是一种复杂的弹塑性大变形过程,同时还存在着应力与应变之间的物理非线性、位移与应变之间的几何非线性以及工具与试件之间的接触边界非线性等多重非线性关系。本文用计算机辅助工程(CAE)软件——高度非线性结构有限元分析软件MARC对平等刃剪切机的剪切过程进行了三维弹塑性大变形仿真模拟,探索出一种求平行刃剪切机力能参数的数值仿真模拟方法。     

GH188合金热蠕变成形过程数值模拟

基于GH188合金高温拉伸和蠕变拉伸试验数据,建立了800℃高温蠕变本构方程;利用有限元软件ABAQUS建立分析模型,对双凸形构件的热蠕变成形过程进行数值模拟,分析了应力应变变化;同时,开展工艺验证试验。结果表明:蠕变应变计算值与试验值吻合较好,本构方程能够用来描述合金的高温蠕变变形;蠕变变形和应力松弛主要发生在成形的前期,优化双凸形构件的成形时间为2 h;构件曲率半径数值模拟结果与试验结果的相对误差低于15.2%,验证了有限元分析模型的合理性和有效性。     

剪切机机架应力变形的有限元分析

采用 ANSYS有限元软件的结构分析模块对剪切机机架进行了三维应力变形分析 ,找出了其薄弱环节 ;并对机架应力进行实际测试 ,经比较 ,有限元分析与测试结果相吻合     

基于ADINA的真空干燥机箱体结构有限元分析及改进

利用专业有限元软件ADINA对生产中不能满足生产要求的真空干燥机箱体进行了建模分析,将分析结果与实测值进行了对比,验证了分析方法的正确性.在此基础上提出了真空干燥机箱体的改进结构,并用相同方法进行了分析.分析结果表明,在不改变干燥机箱体用料的情况下,使其抗变形能力大幅提高.同时分析得到的槽钢不同焊接方式,具有重要的工程实用价值.     

基于形貌优化的高耐撞性电动汽车一体式电池箱设计

为了提高纯电动车电池箱体的整体结构性能,针对某款一体式电池箱进行了结构优化设计,利用有限元方法对其在跌落过程中所受的应力和变形情况进行了分析;同时对其进行了模态分析。根据分析结果,以一阶模态振动频率为约束条件,以质量最小为目标函数,对一体式电池箱上盖进行了形貌优化;将优化后的模型重新做了对比分析,结果表明,优化后电动汽车电池箱的性能得到了显著地提高,在质量基本不变的情况下,最大应力降低了10. 65%,最大变形降低了32. 34%,一阶模态提高了107. 26%,避开了路面及驱动电机的主要振动频率,证明了形貌优化方法的有效性。     

基于模态和灵敏度的主轴箱有限元分析与优化设计

以CJK6132数控车床主轴箱箱体作为主要研究对象,利用ANSYS Workbench对主轴箱箱体进行三维实体建模,对主轴箱进行动静态分析。根据有限元分析结果,以主轴箱箱体壁厚作为设计变量,箱体质量、应力、应变、第一阶固有频率作为输出参数,利用设计变量与输出参数之间的灵敏度大小简化需优化的模型,在保证主轴箱动静态特性的基础上以主轴箱质量最小为优化目标,运用多目标多尺寸的优化分析,对主轴箱箱体进行有限元分析及优化设计。根据主轴箱优化结果,综合考虑主轴箱的实际工作情况,修改主轴箱箱体的结构,得到优化后的主轴箱模型结构。结果表明,优化后箱体的结构刚度、强度变化不大,固有频率有所降低,重量减轻了12.54%。     

基于有限元技术的某微型车转向支架拓扑优化的研究

针对某微型车转向支架在道路试验中损坏的现象,应用有限元ABAQUS软件进行强度分析,根据得到的应力云图和位移云图,找出了破坏的位置.根据分析结果,利用Optistruct优化工具的连续体结构拓扑优化技术进行优化设计.通过对优化前后的支架应力对比,优化后最大应力小于屈服应力.结合台架试验和疲劳寿命分析,优化后的支架满足性能要求,并已成功应用到该车型的生产中.     

摆式剪切机机架的静态和动态分析研究

介绍液压摆式剪切机机架的有限元应力计算，从受力状态和结构两方面进行优化。对其系统进行模态分析，对剪切机实际工作时局部受力点的应力进行动态测试，并对数据进行频谱分析，将测试结果同有限元计算的结果进行比较。通过分析其比较结果得出此种有限元分析方法在此类工程中应用的可靠性结论。     

基于拓扑优化方法重载变速箱体轻量化设计

传统变速箱箱体生产遵循保守原则,质量分配不均,自身重量过大。为获得结构合理,质量低的变速箱箱体,以某装载机变速箱箱体为研究对象,采用理论分析计算与仿真相结合的方式对变速箱箱体进行了静力学分析,获得了箱体在最大载荷工况下应力及变形;运用Ansys Workbench软件对箱体进行了模态分析,获得了箱体前10阶的固有频率及振型。基于分析结果采用变密度法,对箱体进行以体积最小为优化目标,以形变和应力为约束条件的结构拓扑优化,在此基础上根据优化后的云图对其进行相对应结构设计。优化后变速箱箱体质量减少11.68%,最大变形量降低20.2%。分析结果表明,优化后的变速箱箱体综合性能得到提高,实现了轻量化设计和提高可靠性的双重目的。     

直角坐标机器人悬臂结构优化设计与分析

提出了一种针对工程实际问题的拓扑优化设计方法,对直角坐标机器人悬臂结构进行了拓扑优化设计和力学性能分析。先对整机进行了有限元分析,找出了影响整机精度的关键结构即Y轴悬臂梁。后采用变密度法对悬臂梁横截面进行了拓扑优化,重构筋肋分布,根据优化后的截面形状重建三维模型并进行了力学性能有限元分析。优化前后对比分析结果表明:优化后的悬臂结构的变形减小,最大应力明显降低,结构的质量也显著减轻。该方法对以后机械结构分析和拓扑优化设计具有一定的指导意义。     

面向7075-T7451铝合金厚板加工变形控制的变向迭代优化方法

依据毛坯分解为去除材料和成形零件两部分,将初始残余应力分为释放应力和有效应力,利用静力平衡条件和弯曲变形理论建立加工变形分析模型及其有限元求解方法。通过现场加工零件后,经与实验测量结果进行对比分析可知,无论是幅值水平还是变形曲线,加工变形的仿真值均有很好的吻合性,两者仅存在10%左右的幅值误差。利用有限元方法求出相邻2个加工位置的零件变形,依据"变形方向相同则步长相等、变形方向相反则步长递减"原则确定下一个加工位置,提出加工位置的变向迭代优化方法。经与企业实际使用的中间位置法相比,变向迭代优化方法能够使得加工变形减小99.79%。     

轨轮式半自动双侧浇注机的优化设计

为满足设计所要求的应力强度及变形,提出了一种基于ANSYS Workbench的优化设计方法。方法采用在Pro/E软件环境中建立轨轮式半自动双侧浇铸机的三维模型;利用ANSYS Workbench软件建立中凹架的有限元模型,针对中凹架在两种工作状态下的应力分布及变形量对其进行分段式结构优化;分析中凹架两翼伸长量与变形量之间的参数关系,对伸长量进行调整。优化后的车架体结构满足工况要求。     

袋式除尘器三维热力场有限元分析

基于有限元软件ANSYS,建立了包括中箱体、花板、下立柱、横梁和灰斗等在内的某大型袋式除尘器结构的三维有限元模型,对除尘器结构强度进行了热力场仿真计算,给出了中箱体和灰斗的应力、应变等云图。具体分析了板结构分别采用压型钢板和平板加筋的中箱体变形规律及控制变形能力,提出了中箱体箱板的结构优化途径,为大型袋式除尘器工程设计和箱板优化提供了快速、经济的研究手段。     

外力作用下输电铁塔角钢搭接焊件应力与变形的数值分析

依据热弹塑性理论,建立了铁塔角钢搭接焊件应力及变形的有限元数值分析模型。考虑焊接残余应力与变形的影响,利用ANSYS有限元软件对不同外力作用下输电铁塔用Q345角钢搭接焊件的应力场和变形进行了模拟计算,分析了两者的分布特征,并与未搭接角钢的变形及应力进行了比较。结果表明,外力作用下,角钢搭接焊接件应力分布特征及应力值与焊接残余应力相近,而其变形仅为未搭接铁塔角钢的1/3,表明采用角钢搭接加固处理后铁塔抗变形能力增强,刚度显著提高。     

基于响应面优化法的变速箱壳体结构优化设计

针对某工程用变速箱壳体轻量化问题。基于Solidworks建立其三维模型并联立ANSYS对壳体进行静态分析,得到壳体的应力、变形云图,从而确定壳体危险点的位置及力学变化特性,同时通过第四强度理论对壳体进行强度校核,在保证强度的基础上利用响应面优化法对壳体进行优化设计,通过输入变量与输出变量的灵敏度关系,以壳体质量最小、总变形最小和应力最小为优化目标并建立变速箱壳体结构优化模型,对壳体进行尺寸优化设计,依据有限元响应面优化结果,确定了优化后变速箱壳体模型。优化结果表明,优化后壳体的应力和变形基本没有变化,重量减轻了6.03%,为变速箱壳体结构轻量化设计提供参考。     

基于MATLAB的平行刃剪切机剪刃侧隙的优化设计

在对平行刃剪切机剪切过程机理和力学规律分析的基础上,对影响剪切力的重要因素剪刃侧隙进行了力学分析和优化设计,找到剪刃侧隙对平行刃剪切机剪切力的影响规律,进而可以在实际操作过程中以规律分布图和最优化结果为依据,使剪切机剪切力最小.对于平行刃剪切机,一般m≤0.03,当剪刃侧向相对间隙取m=0.03的时候,剪切抗力较小.     

铁液脱硫搅拌器的热-结构耦合分析与优化

针对某炼铁厂脱硫搅拌器服役寿命短和设计周期长等问题,从降低耐火材料最大应力值和提高寿命的角度出发,采用正交试验法进行结构优化。基于有限元软件对正交试验设计的方案进行热-结构耦合应力场分析,得到各组方案下搅拌器耐火材料的最大应力值,通过极差分析获得了最优的参数组合及各个参数不同水平对最大应力值的影响程度,顺序从大到小为:迎铁面偏移角、叶片过渡圆弧半径、背铁面偏移角、叶片直径、叶片端面倾角。结果表明,优化后的搅拌器耐火材料最大应力值由优化前的56.22 MPa减小为35.66 MPa。正交试验法能为提高搅拌器寿命和优化设计提供理论指导。     

起吊过程下模座强度影响因素研究

建立下模座起吊过程有限元分析模型,分析了起吊过程中下模座的最大变形量及最大应力,通过正交试验分析并确定了结构关键参数对起吊过程中下模座最大变形量及最大应力值的影响顺序。通过单因素变化分析了上腹板减轻孔半径、筋上减轻孔半径对起吊过程下模座变形量及最大应力值的影响情况,为模具结构的轻量化设计提供了理论依据。     

基于ANSYS和正交试验的注塑机合模机构的优化设计

针对曲肘式注塑机的合模机构在锁模状态下,模板变形会影响注塑制品质量的问题,将正交试验设计方法和有限元分析软件相结合,对合模机构的整体结构进行优化设计。利用有限元软件模拟正交试验,确定了影响模板变形的关键因素和非关键因素,建立了合模机构的优化设计的数学模型。经过优化后的合模机构无论是在减小模板的变形、提高模板间的平行度精度及降低最大等效应力上,还是在材料的节省上都取得了很好的效果,并且采用这种方法还可以明显减少有限元计算的次数、提高整个结构优化过程的效率。最后根据优化结果得到了更加合理的设计方案。