基于ANSYS的汽车遮雨装置的设计研究

针对当前老年代步车缺少遮雨装置的问题,为提高下雨天老年人的出行舒适感,设计了一款老年电动代步车遮雨装置.设计过程中,创新性地设计了太阳能翻板部件,集遮雨》供电和环保多种功能为一体,并通过电机驱动翻转轴,实现遮雨装置自动开闭.在此基础上,利用SolidWorks建立三维模型,并利用ANSYS软件对其承重装置主框架和主要连接构件翻转轴进行了静力学分析和优化仿真.仿真结果表明:主框架最大变形量为0.233×10-3 mm,最大应力为0.034 MPa;翻转轴最大变形量为0.158 mm,最大应力为64 MPa,满足设计要求,实现了有效遮雨的功能,可以为后续遮雨装置优化设计提供参考.     

蒸压釜摆动装置的应力和变形分析

利用ANSYS Workbench平台建立了侧开门蒸压釜摆动装置三维模型,对该结构应力和变形进行分析,同时采用电测法对摆动装置门轴的应力进行实际测量,并将测试结果与有限元结果进行了对比,验证了有限元结果的可信性和有效性。结果表明,摆动装置工作过程中,轴是危险构件,轴固定端根部应力最大;沿釜门沉降方向(-y方向)变形最大,影响釜门正常关闭。在蒸压釜摆动装置设计过程中,需要重点关注轴的安全和加强摇臂端部的刚度,以便增强装置的安全性和稳定性。摆动装置有限元计算的结果具有较高的可信度,研究结果可为设计和优化摆动装置结构提供理论支持。     

机载光电平台内框架拓扑优化设计

为提高机载光电平台动态性能,减小振动环境对其成像质量的不利影响,采用基于变密度法的拓扑优化理论,以最小化合成柔度指数为目标函数,以基频不低于某值为约束条件,对光电平台内框架进行了拓扑优化设计,并对优化前、后内框架结构的刚强度及模态振型进行了对比分析,结果表明优化后内框架在减重8%的情况下静、动态特性均得到了大幅度提升,最大变形量由0.058 mm下降至0.016 mm,最大应力值由16.3 MPa下降至2.7 MPa,基频由131 Hz提高至213 Hz。在减小重量的同时有效地降低了结构的最大变形,提高了结构整机性能。最后通过振动试验验证了拓扑优化结果的正确性。这种拓扑优化技术将为以后光电平台的设计提供有效的帮助。     

某动力涡轮转子连接圆弧端齿的优化设计

针对圆弧端齿开设螺栓孔会破坏圆弧端齿齿形结构的完整性、产生局部应力集中等问题，建立了带有螺栓预紧的动力涡轮盘轴圆弧端齿连接转子优化模型，基于ANSYS优化平台进行了带螺栓孔的圆弧端齿结构优化设计。分析结果表明，螺栓孔的开设对圆弧端齿齿底的强度削弱作用要比对凹（凸）齿本身的大，且将螺栓孔径向分布在圆弧端齿的节圆直径附近有利于降低圆弧端齿结构的应力和改善应力分布；在满足其他应力约束条件下，优化后的圆弧端齿最大等效应力比原始方案降低9.1%，端齿工作面最大接触应力降低44.6%，改善了圆弧端齿齿根附近的应力分布状态，同时也没有对动力涡轮盘轴转子变形产生影响。     

剪叉式升降机底座承重框架结构的仿真分析

运用SolidWorks对某剪叉式升降机的底座承重框架进行三维建模,并通过ANSYS对承重框架结构进行有限元分析,探究承重框架结构在实际工况下的应力、应变和固有振动频率。静力学分析结果表明：承重框架结构的强度满足设计要求,但局部变形量过大。在此基础上对底座承重框架结构进行优化,对结构优化后的底座承重框架再进行有限元分析,整体变形量下降了50.74%,满足设计指标要求。最后对优化后的底座承重框架结构进行了模态分析,探究了框架结构的固有振动频率,进而为驱动电机的选择和运行速度的设定提供了参考和依据。     

基于CROE的助老机械装置的有限元分析及优化设计

为了解决老年人由于膝关节老化而难以起身站立的问题，该文基于机械连杆原理、利用CROE软件完成了一种新型助老机械装置的三维模型设计，并对该机械装置的水平状态和起升状态进行有限元分析。针对该装置中起升板的最大变形不满足工作要求的问题，该文以起升板的厚度和侧孔深度为变量，探究其最大应力和最大位移的关系曲线，最后以装置质量最小为优化目标，获得最大变形小于等于0.1 mm的设计参数。以此设计出符合老年人需求的新型助老机械装置。     

海外科技

意法半导体上市6轴MEMS传感器模块封装于7.5mm×4.4mm×1.1mm的LGA中意法合资公司意法半导体(STMicroelectronics)推出了将3轴加速度传感器和3轴角速度传感器(陀螺仪传感器)收纳于一个封装内的6轴传感器模块"LSM3320DL"。传感器均采用基于CMOS工艺的MEMS(Micro-Electro Mechanical Systems)技术制造。与分别使用传感器离散器件时相比,不但可以削减封装面积,还能防止安装时偏离基准轴。封装采用外形尺寸为7.5mm×4.4mm×1.1mm的28端子LGA。主要用于GPS,接收装置及家用游戏机遥控器等。检测轴方面,垂直于封装方向的为Z轴,水平方向的短边为Y轴,长边为X轴。     

DMCL焊接机壳控制中分面法兰变形的工艺研究

DMCL焊接机壳是裂解气低压缸机组的常用机壳类型之一,其结构沿轴向采用了多段外壳板、两侧端板与中间端板进行拼装、焊接组合而成.该焊接机壳在焊接、消应力等过程中经常造成中分面法兰产生较大的弯曲变形问题,最大的变形量约15mm,超出了加工余量范围.基于Marc开展焊接过程的数值模拟[1],得出结论认为该焊接机壳各个端板与外壳板构成的6道对接环缝在焊接后的横向收缩引起了中分面法兰的弯曲变形.通过调整焊接机壳的拼装焊接顺序与改进刚性支撑形式等工艺措施,达到控制DMCL焊接机壳中分面法兰的变形量≤5mm,满足后续机壳整体加工的余量要求(10mm),解决了制约该类型焊接机壳生产制造的技术难题.     

无轨胶轮车车架的优化设计

利用仿真模拟软件对无轨胶轮车车架模型进行绘制，同时分析胶轮车在弯路以及颠簸路面两种运行路况下的受力情况。结果表明，在颠簸路面下车架最大变形量达到9.762 mm，最大应力达到219.5 MPa。通过将车架后侧纵梁增厚8 mm进行车架结构优化后再次进行模拟发现，最大变形量及应力值均显著降低，优化方案效果明显，值得实际推广应用。     

盾构机滚刀刀箱受力分析与结构优化

根据盾构机滚刀刀箱的受力特点,利用有限元分析软件对等效应力、最大变形量及最大应力进行仿真分析,根据仿真结果,刀箱最大等效应力为38 MPa,最大变形量为0.0273 mm,安全系数为8.3,现有刀箱结构及材料能够满足施工的需要。根据分析结果对刀箱结构进行了优化,并利用有限元分析软件对优化后的刀箱进行受力分析,结果显示,优化后的刀箱最大等效应力为33 MPa,最大变形量为0.0166 mm,安全系数为9.55;优化前后刀箱最大等效应力降低了13.2%,最大变形量减少了39.2%,安全系数增加了15.1%,刀箱结构质量减少了8.6%,优化后的刀箱有利于保证整个盾构机的稳定运行。     

镀镍深冲钢带层间切应力的分析与测量方法研究

镀镍深冲钢带是生产一次或二次碱性电池钢壳的重要材料，普通深冲钢带镀镍后在深冲时极易引起镀层脱落。在对镍和深冲钢带的“应力应变”曲线进行分析比较的基础上，进一步研究了深冲时引起镀层脱落的原因。因为深冲变形时镀层和钢带结合面的两侧所承受的应力大小不同，在结合面上产生了较大的层间切应力，并引起较大的切应变，从而导致深冲变形过程中镀层的脱落。而镀镍深冲钢带所能承受的最大层间切应力是该材料的一项重要的力学性能参数，也是评定该材料在深冲变形过程中能否有效防止镀层失效的一个重要的参数指标。经研究并设计出正确的实验装置，通过拉伸试验机对该材料所能承受的最大层间切应力进行测量，具有重要的理论意义和实际意义。     

大射电望远镜馈源舱AB轴机构转动装置的优化设计

从大射电望远镜馈源舱AB轴机构转动装置的结构出发,分析目前AB轴机构设计中驱动力矩过大的原因,完成AB轴机构转动装置的优化设计。在目前AB轴机构的结构设计基础上,从A轴、B轴驱动的负载力矩出发,对A轴、B轴的转动装置进行了结构优化,重新设计了转动中心的位置,通过有限元仿真分析,得出了优化前后AB轴机构的结构变形。结果表明:优化后AB轴机构的最大变形量较改进前有所减小。     

汽车驱动桥壳有限元分析及结构改进

为了验证某卡车驱动桥壳的工作特性,基于有限元方法对其驱动桥壳进行强度分析,当其6倍满载轴荷时,其最大应力超过材料抗拉极限,通过增大桥壳的倒角并且垂直距离提高10 mm优化之后,其最大应力为549.0 MPa,降低了10%。采用S-N方法对该驱动桥壳的优化方案进行疲劳寿命预测分析,其最小寿命为1.57×10~6次,大于国标要求的8×10~5次。优化之后的桥壳的第一阶自由模态频率和第一阶约束模态频率分别为101.5 Hz和125.9 Hz,均处于驱动桥旋转激励频率范围之外,将会有效避免其发生共振。优化之后驱动桥壳的每米最大变形为1.097 mm/m,小于国标要求的1.5 mm/m,因此其优化方案的刚度、模态、强度及疲劳均满足要求。     

复杂地形下无人机搭载的智能垃圾拾取机器人设计

针对复杂地形下的垃圾拾取困难问题，设计一款智能垃圾拾取机器人。该装置通过图传设备以及SSD算法完成垃圾的识别，由Pixhawk第四代飞控系统控制无人机的飞行状态，树莓派控制动力源，从而实现二级伸缩式机械臂的拾取垃圾动作的控制以及垃圾收纳装置动作的控制。装置的重心位置由无人机、机械臂和垃圾收纳装置共同决定，应用Solidworks软件对其进行建模以及重心位置分析。结果表明，水平面上装置重心位于几何中心，不存在重心位置的偏移；垂直轴上，该装置重心位于云台正下方，可以保证飞行的平稳性和机动性。机械手作为最危险部件，利用ANSYS软件对其进行受力、变形、应变以及应力分析，该分析基于机械手与机械臂的连接面为固定面以及机械手与垃圾的接触面为受力面的边界条件。变形、应力、应变分析数据表明，机械手内部最大变形量为1.395×10^-7m，最大应变量为6.135 5×10^-5，说明该部件变形微小，可忽略不计；最大应力值为1.227 1×10⁷Pa，小于部件材料的许用应力值，说明该部件工作安全可靠。     

随焊旋转挤压控制薄板焊件应力变形新方法

提出随焊旋转挤压(Welding with trailing rotating extrusion,WTRE)控制薄板焊件残余应力和变形新方法,其工作原理为:通过一工作端为圆柱状的挤压头跟随电弧对焊缝区金属进行旋转挤压,延展焊后变短的焊缝及近缝区金属,降低该部位的纵向残余拉应力水平从而达到减小焊接变形的目的。该方法设备简单,容易实现自动化,工作时噪声小。试验结果表明:WTRE法可以显著降低薄板焊件的残余应力和变形,在合适的工艺参数下,能够将2mm厚2A12T4铝合金焊件的残余变形降低到常规焊件变形量的4%以下。     

手机振动马达的结构分析和优化设计

针对手机用铁芯马达在跌落测试中良品率过低的问题,对振动马达的结构进行优化设计。通过NX建立了马达的仿真模型,求解得出马达在跌落过程的中的所受应力最大的部分为轴承与轴的接触部位。优化设计方案将马达的轴承宽度加大0.2mm,这一改进可以加大轴承与轴的接触面积。再次使用仿真模拟出优化后的马达与原始马达相比所受最大应力减小了25.7%。最后通过跌落实验表明优化后的马达在摆锤偏移值,噪声值,以及轴承孔变形情况上均有改善,证明了优化设计的合理性。     

升降平板框架运输车车架优化设计

采用UG软件建立车架参数化模型,采用ANSYS软件进行仿真计算,获得优化前后车架最大应力和变形分布规律及其静载、动载下的强度、刚度特性,通过对比分析,验证了升降平板框架运输车车架优化方案的可行性,并对后续设计方案的改进提出建议。为解决车架立柱轴横梁根部开裂问题提供了理论依据。     

某取排水车180°铰接式弯管优化分析

为了解决新型铰接式弯管的变形问题,利用ANSYS软件对铰接式弯管进行建模和流固耦合分析,发现原始弯管两侧中部内凹、弯径增大、最大应力超过许用应力,据此提出了导流器错位排布方案.结果 表明:采用方案三错位排布导流器方案、将导流器间距设为70 mm时得到最优方案,优化后的弯管4最大应力由178.12 MPa降低到92.4 MPa、降低了52％,弯管12最大应力由289.52 MPa降低到135.4 MPa、降低了47％,取得了较好的优化效果,为180°弯管导流器设计提供了一种新方案.     

热沉位置对钛合金薄板焊接残余应力的影响

采用切条应力释放法测量钛合金TC4薄板对接试件选用不同的热沉位置分别进行动态控制低应力无变形(DC-LSND，dynamically controlled low stress no-distortion)钨极氩弧焊(TIG)时试件中的纵向残余应力和纵向残余塑性应变的分布。测量结果表明，热源与热沉之间的距离是重要的工艺参数之一，该参数对焊接应力和变形的控制效果有很大影响，适当的热沉位置是动态控制低应力无变形钨极氩弧焊实现低应力无变形焊接效果的一个必要条件。热源与热沉之间的高温金属处于力学熔化状态、无力学抗力时，热源与热沉之间距离的增加有助于降低焊接残余应力，减小纵向塑性变形。在所选用的焊接条件下，动态控制低应力无变形钨极氩弧焊焊接时热源与热沉相距30mm，近缝区的不协调应变较小，控制焊接应力与变形的效果较好。     

HELIMAK装置真空室结构设计及应力强度分析

HELIMAK装置真空室作为该装置的重要部件,是等离子体运行的直接场所,在装嚣运行期问町以为等离子体的运行提供一种超高真空运行环境。对于此类核聚变装置的结构设计,必须考虑运行时的实际工况载荷,进行详细的结构力学分析,使结构设计充分安全可靠。文中首先借用大犁有限元分析程序NASTRAN,对该结构的力学性能进行数值模拟分析,获得了HELIMAK真空室的应力云图和位移变形,最大应力强度为144MPa,最大何移变形为1．98mm。然后在力学分析的基础上对结构进行优化,为该装置的最终研制提供详实的理论依据。