非均质秸秆纤维复合材料保险杠蒙皮刚度分析

目的 研究非均质秸秆纤维复合材料保险杠蒙皮的刚度性能.方法 采用试验与模拟分析的方法,通过共混挤出与化学发泡注塑工艺制备微发泡秸秆纤维/聚丙烯(SF/PP)复合材料试样,通过试验测试非均质结构试样的力学性能与微观结构,通过有限元分析手段建立非均质微发泡秸秆纤维/PP复合材料结构分析模型,并分析非均质材料保险杠蒙皮的刚度...     

钢框架梁柱端板连接的非线性有限元分析

运用通用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型,对8个不同形式、不同构造的钢框架梁柱端板连接进行了非线性有限元分析(FEA),并与相应的试验结果进行了全面对比分析。比较结果表明:该文的有限元模型不但能够准确地分析计算各种类型和不同构造的钢框架梁柱端板连接节点的整体受力特性,包括承载力、弯矩-转角(M-φ)曲线、极限变形状态等,还能有效地分析计算节点及其组件的细部受力特性,包括高强度螺栓的预拉力,端板和柱翼缘之间的接触状态,以及节点域、端板、螺栓、端板加劲肋、节点域加劲肋等组件的受力状态,为进一步运用该模型对各种形式和构造的端板连接进行全面的有限元参数分析计算提供了正确性依据。同时,有限元分析还给出了螺栓预拉力引起的接触面预压力分布、荷载作用下接触面的摩擦力分布以及节点的主应力流分布等对于全面和深入理解端板连接节点受力特性非常有意义但是又难于通过试验进行测量的结果。     

混合植物纤维微波发泡缓冲材料的制备工艺研究

为了探究瓦楞废纸混合纤维与秸秆微波发泡缓冲包装材料制备工艺的关键,以秸秆粉末和B型瓦楞废纸板为基材,通过微波发泡研制出了一种新型环保缓冲包装材料。通过秸秆与瓦楞废纸纤维质量比为变量的单因素试验研究,以及对发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)用量、发泡剂碳酸氢铵(NH_4HCO_3)用量、成膜剂聚乙烯醇(PVA)用量3个参数的正交优化试验研究,制备了新型缓冲包装材料。并利用静态压缩试验的方法 ,对该新型缓冲材料的弹性比能的影响因素进行了分析。结果表明:以秸秆与瓦楞废纸纤维质量比为3/5(秸秆纤维15g,瓦楞废纸纤维25g)的原料为主,与约0.5g的PVA,约3g的NH_4HCO_3,约1g的AC进行混合,制成的包装材料的静态压缩缓冲性能较好,且泡孔较均匀。此配方制备的混合植物纤维微波发泡缓冲材料性能优良。     

OSB板托盘的叉举试验及有限元分析

目的验证OSB板材能否用于托盘的制作,以及OSB板托盘在叉举过程中的应力应变情况。方法通过Solid Edge建立使用钢钉模型进行连接的OSB板托盘模型,并使用软件内的NX Nastran仿真模块对托盘模型进行有限元分析,得出托盘叉举工况下的应力应变分布图,同时对OSB板托盘进行叉举试验。结果通过对OSB板托盘进行有限元仿真分析和实际实验,得出在6.5 k N载荷下,仿真分析的最大变形量为16.75 mm,实际实验的最大变形量为18.2 mm,两者数值近似,验证了有限元分析的有效性。结论确认了OSB板托盘的实用性,以及在托盘设计阶段使用有限元法对托盘性能进行分析验证与优化的可行性。     

木托盘受力性能理论分析及有限元模拟

目的对木托盘静载堆码时的力学性能进行理论分析和有限元模拟。方法建立木托盘顶铺板和纵梁板的力学模型,通过理论计算获得选用松木和杨木LVL 2种不同材料时的最大应力和最大挠度;按国家标准建立木托盘有限元模型,进行网格划分、施加载荷和约束后,获得选用松木和杨木LVL 2种不同材料时的最大等效应力值和最大变形量,并与理论分析结果进行对比。结果理论分析和有限元分析结果规律一致,最大应力均出现在中间纵梁板上,最大变形均发生在顶铺板上,且数值差距较小,2种分析方法均合理可行。结论该研究为木托盘的性能分析提供了有效的方法。     

基于Ansys的新型双层蜂巢板抗压性能研究及优化设计

目的 利用Ansys研究一种新型双层蜂巢板的结构特征来优化该蜂巢板的结构参数,提高其抗压性能.方法 对蜂巢板进行压力试验和模型验证,利用响应面结果分析蜂巢单元的单元高度、厚度,以及中间面板厚度与蜂巢板平压最大等效应力的关系,最后利用响应面优化对蜂巢板进行多目标优化.结果 蜂巢板的平压最大等效应力与蜂巢单元高度、壁厚、中间面板厚度都有很大的关系,优化后的蜂巢的质量由8.9979 g降至7.8215 g,下降了13.07％,而蜂巢板的最大应力基本无变化.结论 通过Ansys Workbench的多目标优化,在保证蜂巢板抗压性能的情况下,有效地降低了蜂巢板的质量,同时也证明了此类方案的有效性.     

添加花生秸秆的无胶纤维板的制备工艺及优化

目的为了提高花生秸秆的回收利用率,并为花生秸秆纤维提供一种可行的处理方式,将其与木纤维一起热压制备无胶纤维板。方法不添加胶黏剂,用热压成型技术将花生秸秆制备纤维板。分别以热压温度、压力、时间和花生秸秆添加量等4个因素进行单因素试验,再通过三因素三水平响应面实验进行工艺优化。结果响应面模型P0.01,失拟项P=0.48960.05,模型回归系数R~2=0.9867;响应面优化得到了最佳工艺条件,即热压温度为170℃、热压压力为8MPa、热压时间为6min、花生秸秆质量分数为20%,此条件下静曲强度值最大,为10.1815 MPa。结论回归模型达到极显著水平,模型失拟度不显著,表明模型相关度好。在最佳工艺条件下进行验证试验得到的静曲强度数值为(10.182 33±0.157)MPa,与预测值接近,表明优化工艺可靠。     

波浪与弹性板作用的数值模拟

该文采用高阶有限元和边界元联合的方法求解波浪与弹性板的相互作用。其中流场采用边界元法求解,结构弹性响应方程采用基于Mindlin板理论的有限元方法求解,通过模态叠加技术实现了弹性板变形与流场相互作用的解耦。通过对一矩形板的计算,验证了该文方法与他人试验结果和数值模拟结果都吻合良好。利用这一模型进一步分析了波浪与弹性圆形板的作用问题,并对圆形板运动响应的收敛性进行了分析。     

四角点固定支承矩形板固有特性研究

四角点固定支承矩形板横向振动固有特性的研究对其实际应用及故障诊断具有重要意义。基于能量守恒原理并结合固定支承点处的约束条件建立四角点固定支承矩形板横向振动的拉格朗日方程。采用幂级数多项式来描述其振型函数,根据Rayleigh-Ritz理论推导出四角点固定支承矩形板的横向振动频率方程;由频率方程给出了不同长/宽比矩形板基频的理论计算结果,并应用该方法获得了四角点简支矩形板的频率方程。对典型算例的理论计算结果和有限元分析结果进行比较和分析,给出便于工程应用求解其基频的近似计算式;通过试验研究表明理论计算结果与有限元分析结果和试验结果具有较好的一致性。     

重型卡车驾驶室结构噪声预测与板件声学贡献度分析

为了确定驾驶室内哪些板件对驾驶员的耳旁噪声影响最大,首先建立了重型卡车驾驶室有限元模型,通过比较分析计算模态和试验模态验证了其精度;在此基础上建立了驾驶室声-固耦合模型,进行了耦合模态分析,得到了声场和结构的耦合效应;以实车工况测试的驾驶室4个悬置加速度信号作为模型外部激励输入,基于耦合有限元法对驾驶员耳旁噪声进行了预测,通过与试验测试值对比进一步验证了驾驶室声-固耦合模型的精度;最后进行了板件贡献量和结构模态参与因子分析,确定了对驾驶员耳旁峰值声压贡献最大的板件,并通过对比分析板件厚度优化前后的噪声声压,验证了分析结果的正确性。     

折叠式托盘箱货架弯曲的有限元分析及试验验证

目的市场上的托盘箱普遍根据经验设计,其设计周期长,成本高。拟研究利用有限元模拟托盘箱性能的可行性。方法先利用三维软件Solidwokrs完成托盘箱的建模,再导入有限元分析软件Workbench模拟其货架弯曲性能,根据模拟结果修改模型,直至满足要求后进行打样制造,然后进行实际托盘箱样品的实验。结果托盘箱货架弯曲的实验结果和模拟结果总体上吻合度较高,托盘上5个试验位置挠度的相对误差随着载荷的增大而逐渐减小,并趋于稳定。结论使用有限元软件Workbench来进行托盘箱结构的设计和性能模拟分析是可行且有效的。     

钢钉数量对托盘弯曲力学性能的影响

目的确定能够满足托盘安全使用需求时的钢钉数量。方法通过Iron CAD三维建模软件建立不同钢钉数量的托盘模型。利用AnsysWorkbench软件对1—5颗钢钉数量的托盘进行有限元仿真分析,再通过托盘抗弯强度试验,得到其实际变形量,并对有限元结果与试验结果进行对比分析。结果在3.5 kN载荷下,托盘的最大弯曲变形在不断减小。有限元结果表明,托盘最大变形量1颗钉为48.624 mm,2颗钉为46.139 mm,3颗钉为38.740 mm,4颗钉为25.280 mm,5颗钉为22.899 mm。试验结果表明,托盘最大变形量1颗钉为46.654 mm,2颗钉为43.572 mm,3颗钉为36.344 mm,4颗钉为30.697 mm,5颗钉为27.273 mm。试验结果与有限元结果趋势相同,验证了仿真的可靠性。结论随着钢钉数量的不断增多,胶合板托盘的抗弯能力在不断增强,当钢钉数量达到4颗后,即可满足托盘的安全使用需求。     

木质平托盘抗冲击性能有限元分析及试验研究

目的 以木质平托盘为对象,通过有限元仿真和试验分析影响木质平托盘抗冲击性能的主要因素。方法 用SolidWorks建立木质平托盘的3D模型,利用Abaqus有限元软件,以GB/T 4996—2014为依据进行角跌落试验仿真,分析木质平托盘上木质构件以及托盘钉上产生的应力和位移。为了进行对比,在实验室进行木质平托盘产品的角跌落试验,观察木质平托盘的破坏形式,并测量其对角线长度。结果 有限元仿真与实验室实物试验结果相吻合,验证了有限元仿真分析的正确性和有效性。有限元仿真分析发现钉孔处木质构件和托盘钉产生应力集中并逐渐发生塑性变形,且应力和变形数值随跌落次数的增加而增大,仿真和试验均表明跌落侧纵梁向内侧凹陷且变形最为明显,木质平托盘对角线变化量受跌落次数逐渐变大。结论 木质平托盘抗冲击性能随跌落次数的增加而下降。木质平托盘中木质构件、托盘钉的性能,以及托盘钉紧固件与木质构件的连接强度是决定木质平托盘抗冲击性能的关键因素。     

网箱托盘静动态力学性能的有限元分析

目的以新制仓储设备网箱托盘为研究对象,利用有限元分析软件对其受力进行分析。方法通过Solid Works软件对网箱托盘进行建模,并在Ansys Workbench中进行结构静力学分析,Ansys LS-DYNA中进行跌落分析,获得应力、应变、位移云图及相关数据。结果结构静力学分析得到底托盘的最大应力为5.18 MPa,最大位移为1.2 mm;面跌落分析得到网箱最大应力为2 MPa,底托盘最大位移为16.51 mm。结论网箱底托盘无支撑位置的变形较大,受损严重。该研究能够为网箱托盘的结构优化提供依据。     

木托盘有限元分析自动化

目的实现木托盘设计与自动化分析一体化。方法基于Creo建立托盘模型库,利用AnsysAIM日志和脚本记录功能,使Creo软件与Ansys AIM无缝连接,实现对模型结构的自动化有限元分析。随后分别对木托盘进行抗弯和角跌落试验,并进行有限元分析与实物试验验证,证明Creo与Ansys AIM自动化分析一体化的可靠性。结果有限元分析与试验结果都满足标准中规定的性能要求,偏差分别为5.2%和6.8%,在标准范围内,说明仿真分析结果具有一定的参考价值。结论完成了基于Creo平台快速、准确、易操作的木托盘设计与自动化有限元分析系统一体化,解决了有限元分析操作难度大、效率低的问题。     

基于热-力耦合模型的纤维丝束带铺放残余应力的模拟及实验研究

采用有限元分析计算和实验测试2种方法,在热-力耦合载荷作用下,对纤维丝束带铺放成型时的残余应力进行了研究。首先,建立纤维丝束带铺放的热-力耦合模型,利用有限元分析研究了不同温度和压力参数条件下纤维丝束带铺放残余应力的模拟结果。其次,对结果进行分析比较得到各个因素对纤维丝束带铺放残余应力的基本影响规律;最后进行不同温度和压力等铺放参数对纤维丝束带铺放成型时残余应力影响的实验测试研究,以验证热-力耦合有限元模型计算结果的正确性。结果表明:2种方法得到的残余应力分布基本一致,只是残余应力的最大值之间存在着差别。      

一种新型可伸缩调节托盘的设计与实现

目的研究并解决托盘尺寸与铁路运输常用运载工具规格不匹配的问题。方法设计了一种新型的托盘,在常规托盘的基础上增加可移动部分,以实现托盘尺寸规格的可调节。结果对比计算表明,在绝大多数情况下,尺寸调节后的托盘在铁路运输常用运载工具上装载后,载盘效率会随着托盘拉伸长度的增加而增加。为了进一步说明托盘拉伸后的允许载荷量,运用Solid Works软件针对3种常用材质的托盘进行了有限元分析,在托盘拉伸100 mm后其载荷仍可达1.5 t左右。结论尺寸规格可调节的新型托盘较之常规托盘,在与运载工具匹配性和载荷量两方面都具有优越性。     

一种自动升降输送平台设计

目的针对产品包装领域的特殊需求,设计一种由链条和液压缸组成的小型自动升降输送平台方案。方法采用Proe软件进行输送平台结构设计,并通过有限元分析软件Ansys Workbench对托板进行分析与优化,得到其最大变形和等效应力。结果对输送平台进行虚拟装配,显示设计的新型带升降机构输送平台能够满足产品输送的工作要求。对托板进行有限元分析与优化,不仅使托板的应力和应变满足要求,而且使自身的质量降低了20.7%。结论该方案具有一定的可行性,虽然结构复杂,但能巧妙地实现所需的运动要求。