基于有限元的非线性弹簧分析

基于CAD/CAE集成软件Pro/Engineer,对一类非线性弹簧在断路器操动机构中的应用进行了初步研究。首先对传统弹簧在外载下的应力水平进行了分析。为便于对比,还基于ANSYS对一类与传统弹簧同外径的等外径变丝径螺旋弹簧进行了研究,分析结果表明在同等位移负载条件下,由于弹簧簧圈间的接触作用,非线性弹簧的力——位移曲线呈现出了明显的非线性,并且其内部的应力分布水平比普通弹簧要小得多。同时,分析结果也为其它非线性弹簧的设计和应用提供了参考。     

基于有限元方法的支承法兰盘结构优化研究

重载变速箱支承法兰盘的结构设计对节约成本、减小箱体整体重量有着重要的影响。基于支承法兰盘的结构特征,通过目标函数的建立、设计变量的选取以及约束条件的确定建立了优化设计的有限元模型,并对法兰盘进行了静力分析。在结构轻量化的目标下,通过对法兰盘进行优化分析,得到了法兰盘安全、可靠的结构最优尺寸,减少了材料的使用。对优化后的模型进行了安全校核,验证其完全满足设计要求。该分析方法对法兰盘结构尺寸的优化具有一定的参考作用。     

基于FEM的车门结构轻量化研究

有限元法(FEM)在结构分析中有着广泛的应用.通过对某车型前门建立有限元分析模型,分析其刚度,得出车门原有结构方案刚度值相比设计目标值有较大富余的结论,由此提出两种结构轻量化方案:改进车门加强板结构和采用激光拼焊板.两种方案都有效地减薄了车门料厚,达到了轻量化的目的.     

IPMC gripper static analysis based on finite element analysis

Recently, a type of flexible grippers with low power supply (0–5 V) has been designed and developed for grasping small but precision parts. In previous work, the authors manufactured a soft gripper whose actuating components are made of ionic polymer-metal composite (IPMC) materials; however, there is not a comprehensive model to analyze the complete mechanics for this IPMC gripper. Therefore, this paper provides a finite element method for analyzing its static mechanics characteristics in the state with maximal stress and strain (i.e., the gripper opening largest, including the IPMC deformation, stress, and strain). Further, these electromechanical coupling relationships can be simulated by using the piezoelectric analysis module based on ANSYS software. The simulation results show that the maximal tip displacement of IPMC strips can nearly reach their own free length, the maximal stress is 54 MPa in the center of copper electrodes, and the maximal strain is 0.0286 on the IPMC strip. The results provide detailed numerical solutions and appropriate finite element analysis methodologies beneficial for further research on the optimization design, forecast analysis, and control field.     

基于有限元的JZH25型均质机曲轴的模态分析

用有限元法对企业新开发产品JZH25型均质机的曲轴进行模态分析,提取前4阶固有频率,得到曲轴前4阶模态的振型和位移等值线图,并计算出前4阶临界转速,确认曲轴的工作转速远远低于各阶临界转速,不会产生共振现象.     

驾驶室面板声学分析与结构优化

车室内噪声控制具有重要的研究意义。建立某拖拉机驾驶室结构和声学的数值模型,通过模态分析评估声腔整体设计;基于声固耦合分析计算驾驶员右耳旁声压,利用声学传递向量进行驾驶室面板声学贡献度分析,确定实际激励下引起噪声峰值的主要正贡献面板。根据分析结果对结构进行改进,降低了驾驶员耳旁噪声,研究结果对工程生产具有一定的参考价值。     

Numerical analysis of projection welding on auto-body sheet metal using a coupled finite element method

A comprehensive finite element method employing a subroutine to link up submodules of commercial code ANSYS is proposed to perform analysis of projection welding in quantitative detail. In order to solve the complexity due to dynamic changes in heat and electrical current flow paths, as well as temperature-dependent material properties, information about contact interfaces and the geometry of the projection areas have been taken into account. By updating parameter information among these submodules in an incremental manner, a truly thermal-electrical-mechanical coupled numerical analysis is realized for projection welding simulation. A case study of an automotive door assembly welding process is carried out and a series of experiments is conducted to confirm the validity of the newly developed method. The agreement between the experimental and numerical results is satisfactory, indicating that the incrementally coupled finite element method may be suitable for projection welding research. Finally, future work to extend this method in optimizing projection welding process design is also presented.     

基于有限元法的过盈配合应力分析

针对传统理论计算分析方法仅适用于外廓简单配合零件的局限,利用有限元法模拟了轴毂过盈配合分析过程,分析结果与传统理论分析结果具有较好的一致性.在此基础上,对某机构复杂轴毂配合情况进行了有限元法计算,该方法为复杂外廓零件的过盈配合计算提供了有力的依据.研究成果为校核连接零件强度、计算传动能力提供了依据,从而能更好地利用过盈配合的结构形式为机械设计服务.     

基于有限元建模的摩托车车架结构静强度分析及改进设计

应用有限元分析计算软件建立摩托车车架有限元模型,进行了结构静强度分析、模态分析、改进前后对比分析和应力测试实验,提出了车架结构优化改进方案。分析结果显示,改进后车架整体应力值有所下降,上横梁管与加强板连接处应力集中现象得到很大改善,车架整体变形量较改进前减小,具有良好的减振效果,舒适性较好。通过对车架这一摩托车关键部件的有限元分析和结构优化改进,为摩托车的开发设计打下了坚实的随机动态仿真基础,摩托车的整体设计将依托这一基础,应用计算机辅助工业设计进行三维数据模型建立、验证和修改,可以大大缩短工作流程,提高工作效率和数字化集成水平。     

挖掘机动臂有限元模态分析

液压挖掘机在工作时由于冲击和振动会引起较大的动态应力,可能造成结构的破坏.在ANSYS环境下对某小型液压挖掘机的动臂进行了建模,分完全自由状态和实际约束状态两种情况对该挖掘机动臂的模态进行了三维仿真分析,提取和扩展了前15阶模态,考察了其固有频率和主振型,为做挖掘机动臂相应分析提供了重要的模态参数,为液压挖掘机的动臂及工作装置整体的振动特性分析及结构动力特性的优化设计提供了依据.     

采用有限元分析的结构疲劳计算

通过对机械结构疲劳分析的一般方法,结合目前工程技术领域广泛应用的有限元分析技术,以机车构架为载体进行结构的疲劳分析,并对设计的结构进行相应的改进,缩短了设计周期,减少了实验次数及成本,提高了设计产品的可靠性.     

基于有限元法的离心机转子系统模态分析

利用有限元分析软件ANSYS建立离心机转子系统的基本模型,对其进行模态分析,得出四阶固有频率和振型。结果显示,高阶固有振型比低阶对转子系统的振动影响大,固有频率越高其振动越剧烈,对结构影响就明显。     

基于有限元法的直齿圆柱齿轮振动模态分析

主要研究直齿圆柱齿轮的固有振动特性,利用ANSYS有限元软件建立直齿圆柱齿轮的三维模型并对其进行动力学模态分析,通过求解分析得到齿轮的低阶固有频率、主振型以及相对位移和相对应力,为齿轮及其系统的动态设计提供参考依据。     

基于有限元方法的柴油机活塞热分析

介绍运用有限元方法对柴油机机活塞进行热分析的方法。具体针对某型号柴油机,分析其活塞稳态温度场和热变形。分析结果表明,活塞最高温度出现在活塞头部,为377.22℃;活塞轮廓的径向变形最大值为0.451mm,也发生在活塞头部。并对活塞热态纵向型线进行拟合,为活塞冷态纵向型线的设计提供参考依据。     

Vibration analysis of a simply supported beam under moving mass based on moving finite element method

In this paper, a moving finite element (MFE) method is proposed to perform the dynamic analysis of a simply supported beam for a moving mass (MM). The MFE method treats the moving mass as a moving part of the entire system, so that the transverse inertial effects caused by the moving mass may easily be taken into account. The solution to the beam’s dynamic behaviors including its displacement is obtained via a Newmark-β method; the effects of the velocity and weight of the MM on the beam’s dynamic behaviors are further discussed. The numerical examples show that the inertial effects of the MM significantly affect the transverse responses of the simply supported beam.     

基于有限元法的轻型客车动态特性分析

阐述了模态分析基础,完成了虚拟环境中车身的模态分析。通过对车身的模态分析,获得了车身结构固有的振动特性,并找出了车身结构在动态激励时的薄弱环节。对车身结构的改进具有指导意义。     

基于有限元分析的结构优化设计方法

提出了利用ANSYS优化分析功能对结构进行优化分析的方法,通过十杆桁架的优化分析介绍了用有限单元法解决实际问题,实现优化设计的全过程,说明了用ANSYS优化分析功能实现结构优化分析的可行性,从而为其它复杂结构的优化分析提供了新的方法和科学依据。     

A novel meshing algorithm for dynamic finite element analysis

This paper describes a new algorithm to handle problems in dynamic finite element analysis and run-time simulation, where mesh re-generation or dynamic adjustment is required. Based on a concept called coded box cell (CBC) substitution, this algorithm can be applied to both initial mesh generation and dynamic mesh adjustment along the border zones of multiple primitives that form an entire model. During the initial mesh generation, appropriate labels are assigned to the nodes and the faces of each finite element. These labels are used to facilitate decision-making in dynamic mesh adjustment. A mapping technique is adopted to transform curved surfaces to plain surfaces for the ease of automatic mesh adjustment while still using the same algorithm. The results of a case study show that a finite element mesh can be adjusted dynamically and locally around its border zone; and the algorithm can be utilized effectively to simulate the thermal behavior of a device under real operating conditions.     

基于有限元的摩托车振动分析与控制

振动是影响汽车、摩托车等车辆乘坐舒适性和可靠性的重要因素,运用有限元分析和实验模态分析方法对车辆的 振动进行分析,可以将振动问题在设计阶段解决,以缩短产品开发周期,节约开发成本。以摩托车为对象,建立了摩托车 的有限元模型,对模型进行理论模态分析和谐响应分析,并用实验分析对比验证理论模型,通过分析找到摩托车振动的 原因和控制振动的有效方法。     

轻量化惯导系统振动响应分析与减振器优化

惯导系统轻量化设计产生的结构柔性对其振动响应会产生不可忽略的影响。针对某型轻量化惯导结构,采用基于频响函数的子结构综合方法,建立了惯导系统的动力学模型,并应用此模型分析了IMU柔性对惯导系统的影响,并提出了一种减振系统参数优化设计方法。通过减振器优化,惯导系统的角位移明显减小,有效抑制了振动耦合。最后通过振动实验验证了优化方法的准确性,同时发现惯导系统经减振器参数优化后提高了振动过程中惯导系统航向和姿态测量精度。