SHJ-65A双螺杆挤出机传动箱箱体有限元分析

以SHJ-65A双螺杆挤出机传动箱箱体为研究对象,在Pro/E中创建齿轮箱体模型并导入有限元软件ANSYS 11.0中;对传动箱箱体进行静力学分析和模态分析,通过静力分析得到箱体的变形和等效应力应变云图,通过模态分析得到箱体的固有频率值及振型图,分析结果为箱体的结构改进和尺寸优化提供了理论依据.     

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。分析了中箱体板结构分别采用压型钢板和平板加劲的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且经济的研究手段。     

拓扑优化在铝合金钳体优化中的应用

以某SUV车型盘式制动器钳体为研究对象,从使用轻量化材料和结构优化两个方面对钳体进行了轻量化分析.首先,用CATIA建立了钳体的三维模型,在HyperWorks中建立了其仿真模型,并进行了刚度和强度分析,得到了其应力云图和位移云图.使用铸造铝合金材料对钳体进行了轻量化分析,发现其并不满足刚度要求后,对铝合金材质的钳体进行了尺寸改进,为了确定合理的改进尺寸,选取了5组尺寸数据并进行了建模和仿真对比;其次,基于变密度法,建立了钳体拓扑优化的数学模型,对钳体进行了拓扑优化,确定了铝合金材质钳体的合理结构,并在CATIA中重建了优化后的模型,对重建模型进行了静力分析,得到了优化后钳体的应力、位移云图,证明优化后的钳体满足刚、强度要求,且质量下降到原来的43％.最后,对原始钳体和最终优化钳体进行了疲劳寿命分析,验证了优化后钳体的合理性.     

基于拓扑优化方法的机床立柱轻量化设计

以某型机床立柱为研究对象,开展了立柱结构的轻量化研究工作。首先,利用Hyperworks软件对立柱结构进行静态和动态特性分析,得到立柱在切削力工况下的应力、变形位移云图、固有频率、振型以及频率位移响应曲线;然后,采用变密度法以柔度最小为目标函数进行拓扑优化,根据拓扑优化云图得到立柱内壁的筋条排布形式;接着,提取加筋板的中面并建立2D模型,进行尺寸优化设计,得到加筋板的最优厚度尺寸;最后,将优化模型与原模型进行力学性能对比分析。优化结果显示:基于拓扑优化方法的机床立柱可在减轻重量的同时提高其静、动态特性。     

基于ANSYS的船用推力轴承壳体优化设计

采用有限元软件ANSYS对船用推力轴承壳体进行了优化设计研究.建立了推力轴承壳体三维模型,根据轴承实际应用工况对其进行约束和载荷施加,获得了壳体应力及变形云图.在保证推力轴承安全的前提下,以减少质量为目标,对壳体结构尺寸进行了优化.对比分析结果表明,优化后壳体尺寸更加合理,大大降低了设备重量.     

圆柱杯形柔轮的应力变形分析

谐波传动的性能取决于轮齿的承载能力和柔轮整体的应力状态,谐波减速器的整体尺寸主要由柔轮的尺寸决定.针对某工程所应用的谐波传动中的圆柱杯形柔轮,进行了应力、变形分析.使用Pro/E软件建立圆柱杯形柔轮的简化三维模型,应用ANSYS软件进行有限元分析,得到模型的应力和变形云图.通过设置不同的厚径比与不同的长度,进行对比分析,得到圆柱杯形柔轮的应力和变形分布规律.在应力、变形分析的基础上,对圆柱杯形柔轮的结构参数进行了优化.     

管片拼装机托轮式支承机构的优化设计

针对管片拼装机轴承式支承结构存在的不足,提出了托轮式支承结构设计新方案。并利用ANSYS软件,建立了支承托轮的有限元分析力学模型,合理模拟管片拼装机支承托轮的边界条件和受力状况。对托轮的等效应力云图、变形云图、应变云图进行分析,根据分析结果与理论值进行比较,验证了该结构能够满足使用要求。从而有效地解决了轴承式支承结构尺寸较大,不便于维护等问题,提高了设计制造的效率,并为托轮的进一步优化设计提供了理论依据。     

注塑机定模板的拓扑构形及参数优化

针对注塑机定模板变形量较大和易在其喇叭口附近出现早期开裂的问题,运用ANSYS软件内嵌的APDL语言建立定模板的三维几何模型、有限元分析模型和分层顺序优化模型.用序列凸规划(Sequential Convex Programming,SCP)法对定模板进行拓扑优化,依据伪密度云图构造其分层结构.在新构形的基础上,以定模板的最大变形量和最大应力为约束条件;以体积最小化为优化目标,用最小二乘法建立目标函数和约束条件的逼近函数.用罚函数法建立基于响应面的无约束方程,用序列无约束最小化方法(Sequential Unconstrained Minimization Technique,SUMT)对结构参数进行优化.新结构的分析结果显示:其应力分布较均匀,拉应力区域的最大应力较小.     

液压静力压桩机压桩箱结构的灵敏度分析和优化设计

运用ANSYS软件和参数化设计语言APDL,建立YZY800D型液压静力压桩机压桩箱的参数化有限元模型,进行有限元分析,找出结构的危险工况;在此工况下,利用ANSYS概率设计系统(PDS)和基于响应面法的蒙特卡罗模拟技术,进行结构灵敏度分析,确定压桩箱主要结构尺寸参数对结构应力和总质量的影响程度;根据有限元和灵敏度分析结果,设置结构优化设计变量,利用ANSYS的OPT系统进行优化设计,并结合工程经验,确定出优化后的结构尺寸;通过优化前、后的有限元分析结果对比,优化后的结构总质量减少了13.16%,有效降低了结构重量。     

不同初始偏差下超大薄壁结构焊接变形分析

火箭贮箱超大薄壁结构由于制造工艺不可避免地存在初始几何偏差,焊接过程中由装夹产生的校形应力与焊接应力的耦合将对结构焊接变形造成不可忽视的影响。针对超大薄壁结构搅拌摩擦焊接工艺的有限元仿真过程提出了3维应力分区法简化焊接计算,同时考虑工装夹具约束校形的影响,基于变形协调原理研究初始偏差对不同尺寸的超大薄壁结构焊接变形的影响规律。计算得到不同尺寸的模型在标准件与含不同初始偏差的情况下时的焊接变形,结果表明较小的负方向的初始偏差可以有效的减小焊接变形;随着模型长度方向尺寸的增大初始偏差对焊接变形的影响更加显著,且对于大尺寸模型焊接变形随初始偏差向正方向增大将呈现非线性的增长规律。     

Layout optimization of box girder with RBF-NNM-APSO algorithm

The layout optimization problem of complex box girder structure is solved with a new method RBF-NNM-APSO formed with the digital neural network model (NNM) of radial basis function (RBF) and adaptive particle swarm optimization (APSO) algorithm in this paper. The optimized surrogate model is proposed and applied to the configuration optimization of heavy-duty box girder of casting crane for improving the mechanical properties of the optimized object and expediting proceedings. First, the parametric command flow finite element numerical model of box girder is established. The RBF neural network is trained by constructing a mixed orthogonal experimental table of parameters, and the relationship between the design variables and the maximum stress and deformation is established. Subsequently, the trained RBF neural network design scheme is optimized by APSO algorithm. Finally, on the premise of not increasing the total mass, a new layout form of box girder is obtained.

     

零件结构形式对铣削加工变形的影响研究

在弹塑性理论的基础上,建立了三维铣削仿真加工变形场的有限元分析模型,利用"单元生死"技术仿真了加工过程中材料的去除.研究了零件结构不同,加工过程中毛坯初始残余应力的释放对加工变形的影响,通过仿真数据与试验数据相比较,结果表明,只要建立正确的三维有限元分析模型,完全可以实现对零件加工变形规律的预测;工件毛坯残余应力在铣削加工过程中对称释放有利用减小零件加工后变形.     

导弹发射箱发射过程热流固耦合数值模拟

为研究导弹热发射过程中发射箱结构应力与变形分布规律,建立了发射箱内流场域、外流场域和结构域 1 / 4 对称模型。采用域动分层法和单向热流固耦合技术模拟导弹发射,得到发射箱内外壁的压强、温度变化。仿真结果表明:导弹发射过程中,由于高温高压燃气流的烧蚀和冲击,在发射 0.020 0 s 时刻发射箱前端加强筋处应力最大,为 7 209.10 MPa ;在发射 0.020 0 s 时刻发射箱前端处变形最大,为 27.24 mm 。该仿真验证为箱体结构优化设计与制造提供了数据支持及理论依据。     

盒形件主要变形区的应力近似理论解析

根据盒形件拉深变形的特点,假设盒形件切应力零线上质点的变形规律同当量的轴对称件相似,得到了盒形件凸缘区和悬空侧壁区应力的近似理论解析。该计算方法的可靠性得到了有限元模拟计算的验证,不仅为研究盒形件变形规律提供了一种有效的理论解析手段,而且为拉深智能化控制中的参数识别模型和预测模型的建立奠定了理论基础。     

金属切削加工过程的有限元模拟

切削加工是一种重要的金属制造工艺,其中切屑成形是一种典型的大变形问题,它涉及到材料非线性、几何非线性以及状态非线性问题。基于材料变形的弹塑性理论,建立了材料的应变硬化模型。采用有限元仿真技术,对所建立的模型进行了有限元分析,得到了剪切角,并分析了切削深度和刀具前角对残余应力的影响,从而指导加工中工艺参数的选择,提高零件的加工质量。     

基于ANSYS的配料机后机架结构分析

采用有限元分析方法,研究了配料机后机架的结构。运用ANSYS软件建立了配料机后机架的三维计算模型并对其结构进行计算,求出了后机架在载荷作用下的最大变形值和最大应力值以及变形和应力所处的位置。根据计算结果提出了后机架结构设计改进方案,并对改进后的结构进行了分析。分析结果表明,改进后的结构既节省材料又安全可靠。     

面向加工变形控制的航空整体结构件拓扑优化设计方法

在毛坯制造过程中,材料力学性能的非均匀性导致铝合金厚板内产生残余应力,以致在后续的高速切削加工过程中,随着材料的大量去除,残余应力的释放使得整体结构件发生变形,严重影响着整体结构件的尺寸稳定性。当初始残余应力水平及状态一定时,随着从毛坯上去除材料切削成形为不同的零件结构,零件变形会表现出不同的形式。因此,研究零件变形与零件结构形式之间的关系对于实现加工过程的高效化和精密化至关重要。首先,通过铝厚板的材料去除等效为残余应力的释放,利用弯曲变形理论建立铝厚板厚度方向上加工变形的解析分析模型及有限元分析模型。通过航空企业现场加工、测试零件后可知：加工变形的解析值、仿真值与测量值相比,无论是幅值水平还是变形曲线,解析值与仿真值完全吻合,而两者与实验值之间仅存在不到10%的幅值误差。其次,为了使得加工变形达到最小,构建以结构体积为约束的拓扑优化设计模型,通过利用一系列凸显式子问题逼近目标和约束函数,构建拓扑优化模型的MMA求解技术。最后利用所提出的优化方法计算出C919直梁件的结构,优化前、后的加工变形分别为22.02 mm与0.7414 mm,在相同的材料去除量情况下,通过优化结构可以使得加工变形减小96.63%。     

基于ANSYS技术的齿轮箱模态分析及优化

针对齿轮箱工作特性,利用ANSYS软件对齿轮箱做模态分析并以此为基础,分析齿轮箱模态振型对箱体性能的影响,通过改变箱体壁厚来优化箱体结构。结果表明优化后齿轮箱性能稳定,最大变形量减小,振动降低,最大等效应力下降,有利于应力的合理均匀分布,符合减振降噪的目的。     

悬臂式柔性支撑柱面气膜密封力学性能研究

基于三维SolidWorks软件建立柱面气膜悬臂式柔性支撑结构模型,分析柔性支撑结构对柱面气膜密封结构稳定性的影响;采用单向流固耦合的仿真方法,研究悬臂支撑板厚度、支撑结构材料、悬臂支撑数量,以及气膜操作参数转速和压差,对悬臂式柔性支撑结构和浮环的最大变形、最大应力应变有影响。结果表明：随悬臂支撑板厚度增大,平均变形量和平均等效应力减小;随悬臂支撑板数量增加,最大变形量逐渐减小,最大等效应力先增大后减小;研究的铝合金、铍青铜、不锈钢及钛合金4种悬臂支撑板中,不锈钢材料悬臂支撑板的最大变形量最小,承受的最大等效应力最大;随着转速和压差的增加,悬臂支撑板最大变形量以及最大等效应力均逐渐增加。在研究范围内,柔性支撑结构可以减小浮环的变形量,浮环变形量小于最小气膜厚度,保证了密封结构稳定运行。     

地铁制动电阻的强非线性热力耦合分析

地铁用制动电阻在非线性动态热应力作用下发生弹塑性大变形。为分析变形机理，建立热力耦合的有限元模型，其中包括考虑热冲击和变形功影响而建立的非线性瞬态温度场模型，考虑几何非线性及材料非线性的位移场模型，求得改进应力场的最小二乘法模型。应用有限元程序自动生成系统(finite element program generator，FEPG)进行具体的求解计算。最终数值结果表明，计算变形与实际变形情况相符，验证了分析模型的有效性。根据每一迭代步的温度和位移解回归得到温度与变形的关系曲线，为采取控制变形的方法提供理论依据。