基于Inventor的巨型电铲斗杆有限元分析

巨型电铲作为矿山露天开采中最主要的大型装备之一,其施工中的可靠性是影响开采效率的重要因素。在挖掘作业过程中,电铲铲斗的全部挖掘力和举升力都是通过斗杆传递的,受力工况复杂,因此斗杆失效率较高。本文使用Inventor软件对美国P&H公司4100XPC型电铲的主要结构进行了建模,并针对实际工况对挖掘装置进行了运动学仿真,同时,在危险工况下对斗杆进行了有限元分析。最后,通过分析斗杆各部位的应力值,对巨型电铲的国产化设计和制造进行了探索。     

基于DOE方法的液压挖掘机斗杆优化设计

以某型液压挖掘机斗杆为研究对象,运用有限元分析软件ANSYS Workbench建立斗杆参数化模型,并对其结构进行静力学分析。基于DOE优化方法的斗杆优化设计,将参数化建模和多目标参数优化方法综合运用到斗杆结构设计中,通过灵敏度分析、局部优化分析确定最优设计方案。     

基于数学模型的车身参数化轻量化设计

从汽车的实际生产和成本控制出发,基于SFE-CONCEPT建造参数化数学模型,在保证有效的车身刚度和模态频率下,结合有限元方法,以CA轿车车身为例,对车身结构进行轻量化设计。     

冲焊桥壳的轻量化设计

通过对某冲焊桥壳的有限元模型进行参数化,经过优化分析,使得桥壳在满足垂直弯曲刚度、垂直弯曲强度和垂直弯曲疲劳寿命的条件下,实现了冲焊桥壳的轻量化设计.优化后的不等厚桥壳结构改变了国内传统的设计方案,为以后的冲焊桥壳设计提供了新的设计思路.     

斗杆结构尺寸表达形式对智能优化进程的影响

现有挖掘机斗杆结构使用的尺寸表达形式使优化过程中几何形状约束处理耗时长,直接影响了智能优化过程的效率和质量。针对上述问题,研究不同斗杆结构尺寸表达形式对几何形状约束及优化目标对应力约束的灵敏度,提出了新的尺寸表达形式,经分析得出:在新尺寸表达形式下优化过程几何形状约束处理得到简化,极大提高了智能优化过程的效率和质量。     

液压挖掘机斗杆的设计

参考各种类型挖掘机的尺寸参数,对斗容为1.7 m~3的挖掘机斗杆进行了设计,确定斗杆的各项尺寸参数。选择斗杆可能承受的最大载荷,即最危险工况作为计算工况,利用理论公式计算出斗杆每个铰接点的受力情况,然后在Solid Works软件中对挖掘机斗杆进行三维建模,并利用Workbench软件进行有限元强度分析,得到斗杆的应力和应变云图,验证了设计的斗杆能满足静强度要求。     

基于参数优化的自卸车货厢轻量化设计

以货厢骨架结构的壁厚为优化设计变量建立了自卸车货厢优化设计参数化模型,以货厢自重为目标函数进行了轻量化优化设计,使货厢在总体强度刚度不低于原结构的情况下结构自重减轻了244 kg。     

基于拓扑优化方法的分动器箱体轻量化设计

针对某专用分动器的工作特性,利用有限元法建立分动器箱体的有限元模型,基于箱体静强度和模态分析分析结果,采用变密度法对箱体展开以加权应变能最小为优化目标,位移、体积分数和应力为约束下的结构拓扑优化,在此基础上根据拓扑密度云图对其进行优化设计,优化后箱体质量减轻8%。分析结果表明,优化后的分动器箱体综合性能得到提高,实现了箱体的轻量化设计。     

基于尺寸和自由形状联合优化技术的叉车货架轻量化设计

降低车辆碳排放是实现碳达峰和碳中和的重要任务,轻量化设计是实现这一目标的关键技术手段。为了减少典型工程机械叉车的CO₂排放量,原创性地将尺寸优化和自由形状优化技术进行融合,提出一种面向高维设计空间的叉车货架轻量化设计。建立叉车货架有限元仿真模型,通过静力学分析得到应力和位移数值,并将其作为联合优化过程中应力和位移约束条件的设置基准;采用基于试验设计的灵敏度分析方法,研究叉车货架质量、位移和应力等试验指标对各设计变量变化的影响;结合所提出的联合优化模型与灵敏度分析,构建设计变量的高维设计空间,综合应力和位移约束,进行叉车货架轻量化设计。优化结果表明,与常用的逐步优化技术相比,尺寸和自由形状联合优化技术具有更大的优化求解空间,同时可以以更小的刚度和强度性能损失,实现更优的轻量化效果。     

基于参数化分析的滚珠丝杠副轻量化设计

首先,以公称直径、钢球直径和循环圈数参数为设计变量,轴向额定静载荷、额定动载荷以及压杆稳定性为约束条件,建立参数化分析的数学模型;其次针对公称直径、钢球直径和循环圈数的设计参数,分析这些参数对减重变化的影响;最后,要考虑选取轻量的材料和加工工艺实现滚珠丝杠副轻量化设计。因此,本文进行的基于参数化分析的轻量化设计为滚珠丝杠副改进奠定了理论基础。     

基于APDL的挂车车架轻量化设计

多轴重载挂车的自重和载重都很大,开展其轻量化研究具有重要意义。以某组合式多轴重载挂车车架为研究对象,建立了其参数化优化数学模型,应用APDL程序语言,编制了车架优化设计文件,结合ANSYS所提供的优化方法,实现了车架的轻量化设计。研究表明了这种方法的实用性,为重型专用车的设计提供了借鉴。     

基于拓扑优化方法主减速器壳体的轻量化设计

以某越野车主减速器壳体为分析对象,对其进行模态分析和强度分析,得出主减速箱的应力云图和位移云图。在保证原有强度和性能的基础上,根据拓扑密度云图对其进行轻量化优化设计。优化结果表明,主减速器壳体的质量减轻了约5%,同时主减速器壳体的综合性能也得到了提高,实现了主减速器壳体的轻量化设计。     

挖掘装载机伸缩斗杆的有限元分析

用Pro/E软件建立了挖掘装载机伸缩斗杆的三维设计模型,然后将设计模型导入有限元分析软件ANSYSWORKBENCH中建立伸缩斗杆的有限元模型,对伸缩斗杆进行结构强度计算,用计算结果指导伸缩斗杆的设计改进,提高了改进速度。     

汽车驱动桥壳结构优化分析及轻量化设计

驱动桥壳作为汽车主要的承载构件,其性能对整车的安全性及可靠性有较大影响。因此,在车辆正常行驶中,应当确保驱动桥壳满足必要的力学性能要求。采用SolidWorks软件建立某型号卡车后桥桥壳的三维建模,在理论计算的基础上通过ANSYS软件分析了桥壳在两种典型工况下的结构强度和变形量,并对结构参数进行优化处理,完成驱动桥壳的轻量化设计。经过仿真验证,在满足使用要求的前提下,优化后的整体比重下降约20%。     

基于拓扑优化的某全金属Vivaldi 天线轻量化设计

近年来,天线的轻量化设计受到普遍关注。随着优化理论和仿真技术的快速发展,基于拓扑优化的天线轻量化设计已成为重要的研究方向。文中以某全金属Vivaldi 天线为研究对象,运用拓扑优化基本理论,结合有限元仿真手段,对其天线单元进行了轻量化设计。仿真结果表明：通过轻量化设计,该天线在满足动态特性和辐射特性的前提下,其阵列的总质量下降了近15%,达到了预定要求,说明这是一种行之有效的轻量化设计方法.     

基于参数敏感度分析的移栽机提升支架轻量化设计

在ANSYS-DM模块下对移栽机提升支架进行参数化建模,并对该支架进行危险工况下的有限元分析,结果显示支架结构原始设计的安全系数较高。通过对支架结构中17个驱动参数的敏感度分析,筛选出对支架质量及应力分布较敏感的参数,将其作为最终设计变量,确定支架优化设计模型;并基于响应面优化法对支架进行轻量化设计,经优化设计后,支架质量降幅达38.4%,最大等效应力降幅达42.2%,说明该优化方法的可行性和经济性;也为移栽机中其他类似部件的优化设计提供了参照与借鉴。     

基于灵敏度及尺寸优化的汽车车门轻量化

以国产某小车车门为研究对象,建立车门有限元模型,对车门进行垂直、侧向刚度分析,并进行自由模态分析和模态试验,验证模型的有效性。计算各部件对车门刚度和一阶模态的灵敏度,确定敏感区域。基于灵敏度分析方法,以车门质量最小为目标函数,在保证车门刚度和一阶模态频率不降低的前提下,结合尺寸优化设计方法优化车门各部件厚度。优化结果表明,车门下沉刚度提高了12.03%,水平刚度提高了1.04%,一阶模态频率提高了0.2 Hz,车门的总质量下降了4.74%,达到了良好的轻量化效果。     

虚拟样机技术在斗杆设计分析中的应用研究

基于SolidWorks插件COSMOSMotion和COSMOSWorks进行联合仿真的基本方法,即从COSMOSMotion输出运动载荷到COSMOSWorks中进行有限元分析,并以挖掘机斗杆为例进行仿真,分析在铲斗挖掘、斗杆挖掘和混合挖掘三种工况下的斗杆应力和位移变形情况。实践证明,这种方法可有效提高设计效率,具有良好的应用前景。