肋骨倒圆角对水下航行体圆柱壳体影响分析

在利用计算式设计满足强度、稳定性要求的水下航行体圆柱壳体时,往往没有考虑到肋骨倒圆角对圆柱壳体的强度和稳定性的影响,其倒圆角的大小往往根据经验确定。文中将利用有限元分析软件来分析肋骨倒圆角对圆柱壳体的强度以及屈曲稳定性的影响,通过分析找出肋骨倒圆角对水下航行体圆柱壳体的强度、稳定性影响规律,以方便在水下航行体工程设计时使用。     

超空泡水下航行器壳体结构形式优化设计分析

针对超空泡水下航行器壳体尾部受到空泡壁面冲击作用的特点,建立超空泡水下航行器壳体有限元模型,对航行器壳体结构进行谐响应分析,并比较普通圆柱壳体与渐缩壳体、环向加肋壳体以及双层壳体的性能.对四种壳体形式的优化计算表明,环向加肋壳体在满足位移和应力约束条件下的最小质量仅为4.152 kg,为较优的壳体形式;双层壳体优化得到的最小质量为7.228 kg,在超空泡水下航行器结构设计中具有潜在的发展优势.     

基于组合优化方法的UUV耐压壳体优化设计研究

无人水下航行器(UUV)的壳体重量大小直接影响到其整体性能。只采用一种优化方法进行耐压壳体结构优化设计很难得到真正的全局最优解,笔者以自适应模拟退火算法、多岛遗传算法和序列二次规划算法为基础,建立了两种不同的组合优化方法,在一定程度上能够确保解的全局最优性。基于该组合优化方法,利用iSIGHT软件,集成自编的肋骨加强薄壁壳体结构的应力及稳定性计算程序,对无人水下航行器(UUV)耐压壳体结构进行优化设计。通过对优化设计前后耐压壳体结构的强度、稳定性及重量进行比较分析,结果表明:采用组合优化算法优化设计得到的无人水下航行器(UUV)耐压壳体在满足壳体结构强度和抗压稳定性要求下,壳体重量极大程度地降低,实现了结构优化。     

变速器取力器壳体开裂分析及优化设计

以变速器取力器壳体为研究对象,分析壳体开裂部位的特征和强度,据此设计壳体的优化方案。对优化后的取力器壳体进行强度分析,得出强度满足设计要求。对采用优化后壳体的取力器总成进行台架试验验证,试验完成后取力器壳体完好,无开裂等失效现象,满足设计要求。     

变速器壳体拓扑优化设计分析

介绍了变速器壳体设计的一般原则,简述了结构拓扑优化设计技术的基本功能,以实际开发项目中的变速器壳体技术设计为例,介绍了变速器设计的基本要求,提供了变速器壳体设计的一些经验数据,并阐述了壳体材料的选择和结构的工艺性.采用有限元分析方法,对变速器壳体进行拓扑优化分析,通过不同的拓扑优化方法,分析了先进设计方法的实现方式,为实现变速器合理优化设计提供了依据.     

减振弹簧的优化设计

本文通过圆柱螺旋压缩弹簧的工作特点,利用优化设计方法设计减振弹簧,在满足强度、刚度、稳定性等条件下使其减振效果最佳,并运用MATLAB优化工具箱进行了算例分析。     

变速箱后壳体开裂分析及优化设计

以变速箱为研究对象,通过对变速箱后壳体、后盖试验时开裂位置、后壳体及后盖结构的分析,给出了后壳体的优化设计方案。针对优化后的后壳体及后盖,应用Pro/E软件建立三维数模,并应用ANSYS Workbench软件进行强度分析,得出的后壳体满足设计要求。     

基于MATLAB的圆柱螺旋弹簧优化设计

介绍了圆柱螺旋弹簧的优化设计方法,建立了圆柱螺旋弹簧优化设计的数学模型,并结合实例借助于数学软件MATLAB的优化工具箱进行了寻优计算,给出了优化设计程序,得到了满足实际需要的最优化参数,这对于圆柱螺旋弹簧的设计具有理论指导意义。     

水下圆柱壳体结构噪声的工况传递路径分析

为实现水下航行器噪声源和噪声传递路径的识别、量化,利用工况传递路径分析(operational transfer path analysis,简称OPA)并考虑其在实际应用中面临的4个关键问题,选取恰当的工况数组合和参考振源,采用截断总体最小二乘(TTLS)方法,有效地避免了矩阵求逆存在的不适定问题,由此建立水下结构的OPA模型.进行水下单、双层圆柱壳体结构的振动-声辐射试验,实现了噪声与结构振动数据的同时基采集.基于建立的OPA模型编制程序进行水下单、双层圆柱壳体结构的噪声贡献量分析,结果与试验测量结果吻合较好,并从传递路径的角度找出了对壳外噪声起主导作用的环节.建立的OPA方法可以识别、量化水下圆柱壳体结构的主要噪声源和噪声传递路径,并且能够指导水下航行器噪声的实时预报和减振降噪措施的正确实施.     

环肋圆柱壳振动性能的优化设计

通过开孔设计改善环肋圆柱壳壳体振动性能,采用数值仿真技术,用结构表面均方法向速度级评价结构振动性能,发现开孔对于改善结构的振动性能有一定效果。对于水下设备振动性能优化设计有一定的参考价值。     

Crashworthiness design and evaluation on the leading-cab structure of rolling stock using topology optimization

The leading cab of the rolling stock receives the greatest impact when frontal crashes occur. It has a complex structure due to the concentrated loads it must resist, and a need exists to enhance its performance while minimizing the weight of the cab. Therefore, during the design phase, the optimal material arrangement to enhance structural capacity should be sought. Here, topology optimization is applied to the design of a protective shell frame to enhance crash energy absorption. The design performance during a crash is then compared with the original shell frame design. The crash analysis of this research is performed using a finite element model consisting of an optimized/initial protective shell frame. The frame is tested in an accident scenario (crash at 110 km/h against a movable rigid mass of 15 ton). The results of the crash analysis validate the use of topology optimization in the conceptual design phase.     

正置正交加筋薄壁柱壳优化设计参数化有限元方法研究

利用有限元软件建立轴压正置正交加筋薄壁圆柱壳的参数化有限元分析模型,研究结构参数对薄壁加筋圆柱壳结构的临界载荷和屈曲模式的影响。随着蒙皮厚度的增加,结构的屈曲模式由局部屈曲逐步变化到总体屈曲,屈曲载荷上升;随着加筋厚度或宽度的增加,由总体屈曲变化到局部屈曲,屈曲载荷上升。通过等体积时的参数变化对屈曲载荷和屈曲模式的影响研究,表明在对应某体积的设计中,只有一种设计使结构屈曲载荷达到最大,而当此最大的屈曲载荷等于设计载荷时,是最轻重量的设计。在此基础上发展一种基于APDL(Ansys parametric design language)语言的薄壁加筋圆柱壳结构优化设计方法,利用该方法给出设计算例的优化结果。     

圆柱形壳体最小质量可靠性优化设计

给出了圆柱形壳体的主要失效模式判据和失效应力的计算方法，然后按照壳体的设计要求和工作条件，建立了可靠性优化设计的目标函数（壳体质量最小）和约束条件的数学模型，最后给出了分别加Ｔ形、Ｉ型和Ｚ型肋壳体的可靠性优化设计实例。结果表明：在满足可靠性要求条件下，本文方法具有使圆柱形壳体的质量减小、尺寸合理和性能提高的优点，是一种有效的工程设计方法．     

约束阻尼变密度材料属性合理近似插值模型全域灵敏度减振优化

针对圆柱壳约束阻尼拓扑减振优化问题,基于变密度材料属性合理近似插值模型,构建以模态损耗因子最小为优化目标的拓扑减振模型,引入振型控制因子MAC评价振型的阶跃状态,寻优迭代轻量化约束设计域内的减振优化解。推导目标灵敏度的插值模型,演算全域优化求解算法,建立∞-范数的全域灵敏度拓扑变量优化准则,避免非凸优化函数的部分目标灵敏度参与优化迭代的局部优化解和跳跃。编程实现了壳构件约束阻尼结构的减振优化分析。结果表明：全域优化算法寻优域广,迭代历程稳定时间短、敷设部分阻尼材料易获得有效的减振效果。     

斜齿圆柱齿轮传动的多目标模糊优化设计

运用模糊优化理论对斜齿圆柱齿轮传动进行模糊优化设计,用二级模糊综合评判法对其进行综合评价,提出一个多目标模糊优化模型,并获得了比常规优化设计更紧凑的结构。     

天然气长输管线固定球阀壳体壁厚热-结构耦合优化设计

介绍了基于ANSYS的结构优化设计的基本方法,建立了天然气长输管线固定球阀壳体壁厚热-结构耦合优化分析的数学模型,采用零阶优化方面对其壁厚在公称压力15 MPa及不同温度作用下进行了数值分析。结果表明由常规公式计算出来的壳体壁厚略小于有限元分析得出的最优壁厚,避免了设计缺陷的产生,结果表明,应用有限元热-结构耦合优化,可更好的设计壳体壁厚,弥补常规公式计算的不足。     

Vibration and noise control of structural systems using squeeze mode ER mounts

This paper presents vibration and noise control of flexible structures using squeeze mode electro-rheological mounts. After verifying that the damping force of the ER mount can be controlled by the intensity of the electric fild, two different types of ER squeeze mounts have been devised. Firstly, a small size ER mount to support 3 kg is manufactured and applied to the frame structure to control the vibration. An optimal controller which consists of the velocity and the transmitted force feedback signals is designed and implemented to attenuate both the vibration and the transmitted forces. Secondly, a large size of ER mount to support 200 kg is devised and applied to the shell structure to reduce the radiated noise. Dynamic modeling and controller design are undertaken in order to evaluate noise control performance as well as isolation performance of the transmitted force. The radiated noise from the cylindrical shell is calculated by SYSNOISE using forces which are transmitted to the cylindrical shell through two-stage mounting system.     

基于MATLAB的机床主轴结构优化设计

介绍了机床主轴的结构,建立了以质量最轻为目标函数的优化模型,运用MATLAB优化工具箱中的fmincon函数对其进行优化设计。通过对已有的机床主轴实例进行优化求解和分析,对比优化前后的数据信息,表明优化之后的机床主轴质量更轻,且编程简单,设计效率高。最后绘出了实例的各设计变量和目标函数之间的关系图,并对MATLAB求优的特点进行总结。     

薄壁柱壳零件的加工稳定性分析

根据薄壁柱壳在切削加工中的力学特点,应用有限元软件ANSYS建立了一类悬臂柱壳结构的有限元模型。对不同几何参数、切削力作用点和切削分力时柱壳的稳定性进行了分析。结果表明在切削力一定的情况下,较小曲率半径、弦长和壁厚的柱壳结构易发生屈曲变形;同时当几何参数不变时,合理设计各分力比例和装夹方式能够有效避免失稳。