基于ANSYS的轨枕螺栓电动扳手芯轴可靠性分析

本文通过ANSYS参数化设计模块,建立芯轴三维实体模型,将芯轴的各段直径、载荷、应力及屈服强度等参数设为服从一定分布规律的随机变量,根据可靠性应力－强度干涉原理,建立芯轴极限状态方程,运用ANSYS/PDS模块,采用Monte-carlo模拟技术的LHS抽样法,对其芯轴进行可靠性分析,给出了芯轴的可靠度数值和各参数的灵敏度图,探讨了各设计变量对可靠度的影响规律。本研究可为轨枕螺栓电动扳手芯轴的设计提供理论依据,对芯轴的可靠性研究具有非常重要的意义。     

应用BP神经网络分析电主轴频率可靠性灵敏度

为研究结构参数变化对电主轴抗共振性能的影响,采用ANSYS有限元分析软件,建立某电主轴的参数化模型,并进行模态分析;将ISIGHT软件集成ANSYS,筛选出电主轴重要的几何参数和材料参数作为设计变量,并使用优化的拉丁方抽样方法随机抽取足够的样本;利用BP神经网络拟合出电主轴低阶固有频率与各随机变量的函数关系,建立电主轴频率的可靠性极限状态方程;采用改进的一次二阶矩方法得到电主轴的频率可靠度和可靠性灵敏度,并以Monte-Carlo方法对计算结果进行验证.结果表明:电主轴的密度、弹性模量及总长度的均值和标准差对电主轴频率可靠度影响显著;利用BP神经网络构建的频率可靠性功能函数较合理;改进一次二阶矩方法能够比较准确、有效地分析频率可靠性灵敏度,且比Monte-Carlo方法效率更高.     

大型储罐大角焊缝裂纹的可靠性分析

以100 000立方米浮顶式大型储罐为例,采用基于应力强度干涉模型的一次二阶矩法和基于ANSYS含裂纹平板的可靠性分析方法对大型储罐角焊缝裂纹进行了可靠性分析.首先基于应力强度干涉模型,根据应力强度因子断裂判据,采用一次二阶矩法计算储罐角焊缝裂纹动态扩展的可靠度,计算得到的应力强度因子为354.4 MPa·mm,可靠度为93.32%.然后运用ANSYS软件计算含裂纹平板的可靠度,先是采用1/4节点奇异单元法,计算出裂纹尖端应力强度因子为376.46 MPa·mm,再通过蒙特卡罗法来计算裂纹扩展的可靠性,得到可靠度为82.36%.通过比较两种方法得到的结果,采用ANSYS有限元分析所得的可靠度低于基于应力强度干涉理论计算得到的可靠度.从安全性角度出发,应选择可靠度低的分析结果来提供决策支撑.     

变风速条件下风电齿轮随机可靠性优化

为了在变风速条件下对风电齿轮强度可靠性进行分析及优化,提出了齿轮随机可靠性优化模型.利用风速观测数据推导轮齿载荷的波动特性,定义相关随机量以适应应力强度干涉模型,应用蒙特卡罗法建立齿轮参数和强度可靠度之间的响应关系,同时,制定相关约束条件并以遗传算法作为求解策略.该优化模型不仅能够定量分析风速变化对齿轮强度可靠性的影响,并且可在随机参数情况下对齿轮强度可靠性进行优化.算例对5种风速模式下的风电齿轮强度可靠度进行了分析,结果表明：风速变化将导致传动齿轮强度可靠度下降,经过优化后强度可靠度得到明显改善,在5种模式下均不小于98.89%.     

压簧的可靠性优化设计

压簧广泛地用于石油机械中,起到缓冲和减振的作用。在工作中主要承受交变载荷,失效形式是疲劳断裂。经过分析,找出其危险点,以危险点的工作应力作为参数建立了力学模型。根据应力强度干涉理论建立了疲劳可靠性模型。利用力学模型和疲劳可靠性模型对压簧进行了可靠性优化设计,以压簧体积最小作为目标函数,以压簧的尺寸和疲劳强度的可靠度作为约束条件,建立可靠性数学模型,采用MATLAB语言编程进行计算,优化后的压簧体积和尺寸都相应地减少了。最后,利用ANSYS软件计算出优化后压簧的可靠度,比优化前提高了5%。     

基于有限元法的球罐强度可靠性分析

球罐是石油化工行业储存或盛装气体、液体等介质的重要设备,其可靠性是安全性的重要指标。对可靠性分析的概念进行了简要说明,并通过大型有限元软件对球罐模型的可靠性及参数敏感性进行了分析和评价。参数的可靠度和灵敏度能直观地反映出正态分布设计参数对可靠度的影响,可为球罐强度的可靠性设计提供科学参考。     

旧沥青路面加铺水泥混凝土层路面结构可靠性分析

针对旧沥青路面加铺水泥混凝土层后在使用过程中受到的不确定性影响因素(如荷载、环境及材料自身等因素)影响,建立了基于三维有限元的可靠性计算模型,提出考虑不确定性因素的可靠度计算方法,对于旧沥青路面加铺层设计具有重要的现实意义.通过有限元中的可靠性分析工具,利用蒙特卡罗的拉丁超立方法抽样方法,将影响路面可靠性因素视为输入随机变量,获得了加铺层厚度、累计当量轴次、旧路顶面当量回弹模量等路面设计参数对旧沥青路面加铺水泥混凝土层路面结构可靠性的影响规律,为有针对性地提高旧沥青路面加铺水泥混凝土层路面结构可靠度提供了决策依据.     

考虑模型不确定性的结构可靠度分析方法

为了更充分地研究模型不确定性对结构可靠度的影响,本文将综合考虑物理不确定性和模型不确定性,以Bayes理论为数学工具,对结构的统计可靠度问题进行研究．首先对Bayes理论进行概括和总结,采用该理论对结构工程中的模型不确定性进行建模和分析;然后研究考虑模型不确定性的结构可靠度分析方法,给出考虑模型不确定性的各种结构可靠性...     

液压轴向柱塞泵容积效率可靠性灵敏度分析

为提高液压轴向柱塞泵可靠性及其性能,研究轴向柱塞泵主要性能指标之一容积效率的可靠性分析方法. 对单个柱塞间隙瞬时泄漏流量进行全面分析,推导出缸体位于任一瞬时角处的柱塞泵泄漏流量和容积效率;结合随机摄动理论、四阶矩技术等建立了轴向柱塞泵容积效率可靠性及可靠性灵敏度分析方法,并用Monte Carlo方法验证了文中所提可靠度分析方法的准确性和合理性. 分析结果表明:液压轴向柱塞泵可靠度随缸体转角周期性波动,当柱塞通过上止点时其可靠度最低,柱塞个数为9时可靠度波动相对较大,但其整体可靠度水平高于8个柱塞;各运动副间隙中滑靴与斜盘和缸体与配流盘之间间隙对可靠度影响较大,柱塞与柱塞腔和滑靴与柱塞球铰接副之间间隙对可靠度影响相对较小. 本文所提方法为轴向柱塞泵在研发设计、工艺及质量控制等环节提供了理论参考.     

区间干涉模型下的非概率可靠性应用研究

针对可靠性分析中不确定参数的分布类型难以精确获得的情况,采用非概率方法进行可靠性分析.用区间模型描述不确定参数,结合应力-强度非概率集合干涉理论,建立了不同情况下的非概率可靠性指标,分析了某传动轴在概率模型和区间模型下的可靠性指标以及不确定参数的离差与非概率可靠性之间的关系.结果表明:当传动轴外径为50mm时,二者均认为结构可靠,外径为48mm时,概率可靠度为0.999 803,非概率可靠度为0.982 110,两种结论是一致的,但非概率方法更保守,同时传动轴的非概率可靠度随着不确定参数离差的增加而逐渐减低,其中强度离差对可靠度影响最大,扭矩离差最小.说明增加壁厚以及减小不确定参数的离差可以提高传动轴的可靠度,表明非概率可靠性分析方法的工程适用性.     

80MN快速锻造液压机工作缸及机身静力分析

利用SolidWorks对80 MN速锻造液压机工作缸和机身结构进行了三维实体建模,并运用有限元分析软件ANSYS Workbench对其进行了静力分析,计算出了其不同工况下的位移和应力分布云图,分析总结了机身结构设计的力学特点,为其结构的进一步优化设计提供了依据。     

闭塞模锻液压模架的研制

以闭塞模锻液压模架设计为例 ,重点介绍了闭塞模锻液压模架的结构形式、液压系统的设计和缸体结构的优化设计方法 ,并应用该模架进行了轿车等速万向节星形套闭塞模锻工艺试验。结果证明 ,该模架强度、刚度较好 ,工作稳定可靠。     

Stress and Deformation Analysis of Cylinder-Crown IntegratedHydraulic Press with Large Capacity

Cylinder-crown integrated hydraulic press (CCIHP) is a new press structure. The hemispherical hydraulic cylinder also functions as a main portion of crown, which has lower weight and higher section modulus compared with the conventional hydraulic cylinder and press crown. In order to design cylinder-crown integrated hydraulic press with large capacity, the theoretical design of hemispherical hydraulic cylinder was first proposed, and the structural parameters of 150 MN CCIHP were listed. Then the simulation was carried out to analyze the stress and deformation of CCIHP, and weight comparison was conducted between CCIHP and conventional press. It is shown that the weight reduction for hydraulic cylinder and press crown is about 20% compared with that for conventional press, and the stress and deformation are both within the range of constraints including strength and stiffness conditions. It is possible to manufacture cylinder-crown integrated hydraulic press with large capacity.     

Study of Dynamic Robustness of Servo Control System on a Water Press

NomenclatureqLFlowrate[L/min]KqValve flowgainxvValve spool displacement[m]KcValve flow-pressure gain[m3/PaVs]PLLoad pressure[ MPa]VtTotal compression Volume[m3]βeEffective bulk modulus[Pa]A1Piston rod areaxpPiston rod displacementCepExternal leakage coefficientmtTotal movingload mass[kg]BpCylinder viscous coefficientFLLoad force[N]KceTotal flow-pressure coefficientωhSystemnatural frequencyζhHydraulic damping ratio1 IntroductionThe development of heavy equipment manufacturing t…     

基于三维特征建模的液压机CAD系统

在分析目前单柱式液压机CAD设计应用的基础上,提出引入实例推理原理和三维特征建模的参数化设计体系结构,应用特征建模技术建立模型,实现液压机主要结构的三维设计。     

拓扑优化机载控制台的整机随机振动分析与试验

机载控制台是飞机电子设备的重要组成部分,随机振动是使其结构失效的主要因素。基于ANSYS Workbench软件平台对某机载控制台所处的实际工作环境进行随机振动模拟分析,分别获得了传统设计、拓扑优化设计下控制台整机方向的位移、等效应力云图;对拓扑优化控制台进行随机振动可靠性试验, 获得了某特征点的随机振动加速度响应曲线。模拟分析和实际可靠性测试结果表明:拓扑优化控制台结构刚度大、动态性能好,满足强度要求,结构设计合理、可靠;所建立的有限元分析模型是合理的,所获得的仿真结果是可信的。这为机载设备的设计提供理论参考。     

全预紧组合结构液压机临界预紧力的分析与计算

整体性是全预紧组合结构液压机本体设计的关键和共性问题。本文以某厂120 MN全预紧组合结构自由锻造液压机为研究对象,通过数值模拟和1∶15模型实验测试,分析了液压机上横梁和立柱弯曲变形与机架整体性之间的关系,揭示了上横梁和立柱的弯曲变形对机架整体性的影响规律。研究结果表明,上横梁与立柱的弯曲变形对全预紧组合液压机本体结构的整体性的影响是一个不可忽略的重要方面。通常情况下,若忽略弯曲变形的影响,临界预紧力计算值明显偏小,不能满足满负荷工况对液压机整体工作性的技术要求。通过引入弯曲变形加权因子,建立了考虑弯曲变形的全预紧机架临界预紧力计算公式,且与实测结果吻合良好。     

平板硫化机最佳工作液压力的确定

根据平板硫化机液压缸圆筒部分的强度条件，推导出液压缸外径为极小值时，液压缸材料的许用应力与工作液压力之间的关系，从而为平板硫化机的优化设计提供了最佳工作液压力值。