基于灵敏度分析的门式起重机结构优化设计

针对门式起重机的结构特点,运用ANSYS软件的APDL语言创建了门式起重机参数化有限元模型,在两种危险工况下对其进行有限元分析,获得了门式起重机在这两种危险工况下的最大等效应力与变形分布。根据分析结果,对门式起重机的结构进行灵敏度分析,得到对门式起重机总体积影响较大的截面尺寸和外形尺寸,基于此,运用ANSYS软件内部的sub-problem优化算法对这些尺寸进行优化设计。在满足刚度和强度要求的前提下,使优化后的门式起重机总质量减轻了19.3%,取得了较好的优化效果。     

槽道板结构的应力分析方法

分析板翅式换热器和微换热器的基本结构,通过引入小挠度薄板理论和弹性支承结构模型,解析计算槽道板结构的弯曲变形和弯曲应力,然后将这种分析法拓展到多层槽道板结构,进而利用有限元方法对其进行对比验证分析.结果表明,应用小挠度薄板理论和弹性支承结构模型分析槽道板结构的变形和应力具有较好的精度,为微小型装置或具有槽道结构设备的应力分析提供一种有效的方法和依据.     

SGZ630/220刮板输送机关键部件结构的优化设计研究

建立了SGZ630/220刮板输送机中部槽有限元分析模型,确定两种典型载荷工况,对中部槽应力进行分析,得到槽帮哑铃窝结构处较为薄弱。根据强度分析与实际使用中曾产生的问题,对中部槽进行结构改进,在相同工况计算应力值下,与原结构相比最大应力值减小23.1%。优化后的结构对中部槽的整体应力分布、结构强度均有明显改善,提高了中部槽结构的可靠性和使用寿命。     

拉伸载荷下波纹板的试验研究和有限元分析

分析不同材料以及不同波形波纹板在拉伸方向上的变形,通过两套模具制备紫铜和铝两种材料不同参数的波纹板,研究波纹板在加载位移变形下不同位置的应力分布。通过电测试验求得波纹板上所取位置的应力变化,并建立三维实体模型,运用ANSYS Workbench有限元软件对波纹板在拉伸载荷下的应力分布的仿真,进而利用有限元线性化针对选取与电测实验相近位置进行比较分析。通过拉伸电测试验和有限元分析进行数据对比,从而对波纹板进行优化,提高波纹板的力学性能。     

基于有限元分析的小型石油钻机拖挂机构优化设计

以小型石油钻机拖挂机构的车架作为研究对象,利用ANSYS软件进行车架的有限元建模,分析了车架的静力学特性及振动特性,得出车架的应力集中点以及车架的各阶振型和固有频率。利用有限元分析的结果,在满足车架最大应力的基础上,分别进行了基于应力上限的结构尺寸优化,以及基于最小变形的位置尺寸优化。优化结果表明,通过结构尺寸优化,可以得到最车架的最小质量,实现机构的轻量化。同时,通过位置尺寸优化,实现共振不可避免条件下的变形最小目标。     

连续油管滚压连接有限元分析及结构优化

连续油管与各种井下工具之间的连接是制约连续油管推广应用的一个重要因素。首先基于连续油管与万向节的连接方式通过受力分析对滚压连接进行失效分析,主要有剪断和滑脱两种失效形式,然后以Φ38.1×3.18 mm连续油管为例建立二维模型并基于ANSYS进行有限元分析,得出连续油管连接处应力与应变分布结果以及最大应力所在位置,最后分别改变圆弧槽的半径、弧高及倒角尺寸进行有限元分析,对连接槽的尺寸进行优化,确定了连接槽为半圆弧槽且其半径为1.9 mm,最佳个数为3个。     

基于ANSYS的风机叶片试验加载架结构优化设计

利用ANSYS软件的APDL语言,对某风机叶片试验加载架的重要尺寸进行参数化,并建立有限元模型,在其最大载荷工况下进行应力与应变分析,找出优化空间;再利用ANSYS中的design opt优化模块进行尺寸优化,并对原有结构加以改进。     

片基带指形接头数控冲床的有限元分析与优化

为了验证片基带指形接头数控冲床床身的刚度是否满足设计要求,建立了床身有限元模型,运用ANSYS软件对其进行了有限元分析与计算,研究了其在公称载荷下床身的变形与应力分布情况;根据静态分析结果,对床身进行了结构改进,通过分析得到了一个最优的结构改进方案;在此基础上,进一步对支承件的截面尺寸进行优化,得到了一个满意的结果。研究结果表明,优化后床身上梁变形量降低了24.1%,下梁变形量降低了30.1%,有效地提高了床身刚性,达到了设计要求。     

采用代理模型的汽车铝合金轮毂优化设计

提出基于神经网络代理模型的汽车铝合金轮毂优化方法.对铝合金轮毂的两种工况开展静力学分析,结果表明相比正对辐条加载,正对窗口加载时轮毂的受力状态更加恶劣,不同加载方式应力都集中于外侧轮辐与辐板连接处附近.设计并实施静力学试验,验证有限元分析的准确性.基于静力学分析结果,提出分层递进的轮毂轮辐优化方法,通过正交试验设计、神经网络代理构建和遗传算法寻优,实施轮辐尺寸优化、轮辐截面形状优化、轮辐圆角优化,最后对结构进行加强优化.与最初模型相比,优化后轮毂重量下降1.91％,正对辐条加载位移下降11.01％,最大应力下降7.54％,正对窗口加载最大位移下降10.79％,最大应力下降20.79％,轮毂力学性能有了较大幅度提高,同时达到了轻量化的目的 .本文提出的优化策略可为轮毂结构优化提供有益参考.     

基于Abaqus的摩托车车架耐久性分析与优化

针对某摩托车车架在耐久性试验中断裂的问题,对某摩托车车架在三种工况下进行有限元分析和耐久性考核。对某两轮踏板型摩托车车架,使用ANSA软件进行模型简化与网格划分,在Abaqus软件中对行业标准中前轮水平、后轮垂直、副乘座垂直三种加载工况进行有限元模型构建,对三种工况下的应力值和应力幅进行有限元分析,根据S-N曲线进行耐久性考核,分析结果提出结构优化方案,并制作样件进行试验验证。研究结果表明：基于Abaqus的摩托车车架有限元分析可有效预测车架在三种加载工况下的应力值与应力幅,结合S-N曲线可预测车架耐久性,说明基于Abaqus与S-N曲线的耐久性分析是可行的,可为摩托车车架的耐久性分析提供参考。     

环井式地下立体车库钢结构有限元分析及优化设计

为了优化环井式地下立体车库钢结构,进而达到减轻车库架自重,降低生产成本的目的。通过有限元软件ANSYS Workbench,完成对立体车库架处在对称满载条件下的有限元静力分析。并根据有限元分析的结果,应用多目标优化设计的方法来对车库架尺寸和结构进行优化,确定了优化后钢梁的尺寸,完成了车库架应力集中处的结构改进。优化结果表明,与结构改进之前模型相比,优化后车库架的最大等效应力减小了52.71%;最大变形降低了13.74%,与初始模型相比,优化后车库架H型钢材的使用量减少了52.7%。最后,为避免立体车库架在工作时出现共振现象,对其进行无预应力模态分析。     

复杂载荷下含缺陷薄壁内齿轮结构的应力计算

本文利用ANSYS有限元分析软件对在复杂载荷作用下含损伤槽的薄壁行星内齿轮结构进行应力分析计算,比较了完整结构和损伤结构的最大变形量和应力值,通过计算结果分析了损伤槽对整个结构的影响,并提出了对损伤结构修复方案.     

高压容器筒体与封头连接处有限元分析及优化

为了求解高压容器筒体与封头连接处的应力,利用有限元ANSYS建立了有限元模型,通过模型的加载求解,得到该结构的应力分布图,结果显示连接处存在明显的应力集中现象。连接处的应力大小与其尺寸有一定关系,建立了优化数学模型,利用ANSYS的优化模块OPT进行了优化设计,得到了使应力集中系数最小的最优结构尺寸,按分析设计标准进行强度分析,结果表明结构满足强度要求。     

新型电动汽车车架结构分析及优化设计

对研发的新型电动汽车车架进行了结构分析及优化设计。首先按照总体设计的结构,借助Hyper Works平台建立以板壳单元为基本单元的车架有限元模型,并在此基础上分析满载弯曲与满载扭转两种典型工况下车架的应力和变形情况。结果表明,该车架在扭转工况下安全系数过低且变形较大。然后针对设计薄弱环节进行结构优化,并再次分析两种典型工况下车架的应力和变形情况。结果表明,优化后的车架应力和变形都有所降低,效果显著,满足设计要求。目前,该车型已经定型生产。     

桥式龙门铣床滑枕有限元分析及优化设计

以桥式龙门铣床滑枕为研究对象,针对其结构特点,建立了滑枕有限元分析模型,利用ANSYS Workbench对其进行静动态特性仿真分析。根据有限元分析结果,找出原滑枕结构的薄弱环节,设计了5种滑枕结构改进方案,并运用静动态性能模糊综合评价方法实现滑枕改进方案的多目标优选。对优选方案的关键尺寸进行优化,得到最终的滑枕优化结构,并对其进行验证分析。结果表明:对滑枕的结构改进和关键尺寸优化有效提高了滑枕的静动态特性,优化后的滑枕最大变形减小了63.7%,最大应力减小了81.3%,一阶固有频率增加了34.6%,同时,滑枕质量减小了5.3%,实现了滑枕的轻量化设计,为数控机床其它关键零部件的设计提供了有益参考。     

移动龙门吊的ANSYS优化设计分析

移动龙门吊在工作时主要受到向下的集中载荷,因此对其结构优化及校核非常重要。为了比较优化前后相同尺寸而形状不同的的移动龙门吊架受力及变形情况,采用UG软件对移动龙门吊优化前后先做了三维建模,然后用ANSYS有限元软件对两种结构在工作时的状态进行对比分析,直观上体现两种结构的变形与应力分布情况。分析结果显示,当集中载荷为100时,优化前后结构受力最大值分别为0.217E8、0.212E8,最小值分别为99152.4、63716.8。分析表明,优化后的结构,在受同样大小的集中载荷,最大应力及最小应力均变小,变形也远远小于优化前的结构。     

某雷达座结构的有限元分析及优化设计

在实现雷达功能的基础上,要求雷达座质量轻、刚度大,设计了一种雷达支撑座,并分析结构承受载荷情况.用有限元方法,对雷达座结构进行分析,得到雷达座的强度和变形情况,将某一节点的等效应力值与理论计算结果进行对比,验证了有限元仿真结果的可靠性.根据有限元分析结果,对雷达座进行结构改进.分析各构件尺寸对质量、最大应力和最大变形的影响程度,确定优化变量,对雷达座结构作多目标优化,优化后雷达座质量减小,力学性能显著提高,为雷达座结构的设计和优化提供了理论依据.     

纯电动客车车身优化设计

以某城市纯电动客车车身骨架为研究对象,建立车身骨架的几何模型和有限元模型,进行了两种典型工况下的强度、刚度分析和基于Block Lanczos方法的自由边界条件下的模态分析。结果表明,整个车身骨架振动特性相对合理,底架前部与空气气囊连接部位以及电池组承载区域的应力偏大,顶盖变形比较明显,弯扭工况下车身骨架的最大应力超出了材料的屈服极限。采用尺寸优化的方法,运用Optistruct软件求解优化模型,得到优化后模型的强度符合要求,刚度有明显的提高,并且减重6.7%,车身的结构更加合理。     

多油孔粗短轴结构分析及优化设计

粗短轴的受力形式与一般长轴有很大不同,横向剪切占很大成分,内部开设油道和多个通油孔则使得传统分析方法无法准确分析此类问题。以起升滑轮组定滑轮轴为例,利用有限元方法,将定滑轮处理为含内圆孔的矩形块,对滑轮组定滑轮轴进行接触分析;在处理多油孔轴复杂几何模型时采用多实体组合方式生成网格;计算分析不同加载方位下定滑轮轴的应力分布;从轴体结构型式、润滑油道及油孔布置及尺寸等方面着手进行轴的结构优化设计。研究成果对一般粗短轴的设计分析具有参考意义。     

抓取机械臂的强度分析和优化设计

以DOBOT Magician机器人机械臂为研究对象,为降低其质量,减少材料消耗,采用尺寸优化和拓扑优化相结合的方法对其结构的优化设计进行了研究。首先使用建模软件建立三组机器人小臂的参数化模型,将其导入Workbench中进行应力分析和弯曲刚度分析,对三组结果进行对比分析确定危险工况。然后以质量、变形和应力为目标参数对危险工况下小臂的参数进行灵敏度分析,得到对目标参数影响最大的参数,并以这些参数为设计变量,采用响应面优化方法和拓扑优化方法对小臂代理模型进行尺寸和结构优化。优化结果表明：在保障精度和强度的前提下,通过对小臂的轻量化设计,使其质量降低了32.8%,最大应力值降低了21.1%,最大变形减小了24.3%,弯曲刚度增加31.8%,成功实现了小臂的轻量化。同时,该研究也为类似的优化设计提供了一种可行的实施方案流程。