基于计算机技术后盖注塑参数优化分析

以遥控器后盖为研究目标，为解决成形过程中的缺陷问题，同时满足遥控器后盖尺寸和强度要求，基于模流分析技术﹑正交试验技术以及加权综合评分法对不同的熔料温度﹑充填体积﹑注射时间参数进行组合，以翘曲变形量和残余应力为优化目标进行数据处理。结果表明，遥控器后盖注塑过程填充饱满，无明显缩痕，浇口位置上移，解决了流动不平衡的问题；以残余应力和翘曲变形量作为单一目标和多目标的最优参数组合为：熔料温度为250℃、填充体积为100%、注射时间为1.2 s,对应预测结果的翘曲变形量为0.380 3 mm,残余应力为45.46 MPa,与优化前相比，分别降低了29.4%和4.78%,并且，通过实际生产验证了结果，为薄盖类塑件的制造提供了理论依据。     

基于应力和变形值最小的复合材料含孔板孔形参数有限元优化

本文基于对复合材料孔板主承力接触区的有限元强度分析结果,利用APDL参数化有限元分析技术,以孔板第一主应力S1和X方向上的变形UX的最大值作为目标函数,对孔形参数进行优化。设计出基于应力和变形最小的开口形状,并得出了孔形参数与应力、变形之间的相互关系。     

基于逆向工程的三维模型重构

通过手持式三维激光扫描仪获取安全帽表面的点云数据,用逆向工程软件Imageware对点云数据进行处理与曲面重构;利用Creo构造冲击实验模型,再用Ansys Workbench进行冲击实验,随后进行优化分析。结果表明:安全帽应力和变形主要集中在顶部,并向底部逐渐降低;最大应力及变形均位于冲击处,最大应力为0.528 MPa,最大变形为9.852 mm。优化后的模型,其最大应力降低了33.52%,最大应变降低了13.88%。     

粉煤灰/PVC复合材料托盘承载分析及优化设计

物流行业使托盘的应用变得越来越广泛,托盘材料也呈现多样化的发展趋势。针对以粉煤灰填充PVC复合材料的托盘进行结构设计,以ANSYS Workbench为有限元分析工具,通过有限元模拟计算,得到了托盘承载货物量,分别为1、1. 5、2 t的应力分布云图和位移分布云图;通过结构优化的方法避免了应力集中现象的产生,初步讨论了工字梁结构托盘的安全性;在保证托盘重量小于20 kg的前提下,使受载时托盘的最大应力值从8. 63 MPa减小到5. 36 MPa,下降了37. 9%;进一步模拟分析了优化结构的疲劳受损情况,采用最大幅值为5倍静载荷的交变应力验证了优化结构的安全性,最小疲劳安全系数4. 475 9,远大于1,证实了托盘在实际应用过程中的安全性。     

Hilbert分形结构TPU夹芯板动态缓冲特性研究

基于Hilbert分形理论设计了一种新型夹芯结构,研究其用于热塑性聚氨酯(TPU)夹芯板的动态缓冲特性。首先建立Hilbert分形结构TPU夹芯板的有限元模型并进行动态冲击试验验证,采用ANSYS Workbench进行数值模拟,以单位质量能量吸收(SEA_m)为优化目标,进行响应面优化,并与“米”字型夹芯结构进行对比分析。结果表明在阶数为2、层厚为1 mm时,Hilbert分形结构单位质量能量吸收最佳,与“米”字型结构对比,Hilbert分形结构总能量吸收提升98%,单位质量能量吸收提升26%。可为新型塑料夹芯板结构设计提供一定思路和指导。     

基于正交试验与APDL的SF_6变压器气箱结构优化

采用ANSYS软件对SF6变压器气箱进行应力分析,得到箱体结构的应力和位移分布。分别选取箱盖、箱壁的最大等效应力和最大位移变形作为优化目标,采用正交试验方法分析各参数的影响,得到加强部件的最优分布情况。进而采用APDL参数化方法,分别提取箱盖厚度、箱沿厚度及定位件厚度等参数作为设计变量,以体积轻量化为目标进行优化设计。结果表明:优化后结构总体积比原结构降低了15.2%,为气箱结构后续改进及优化提供参考。     

基于Workbench的单轨吊工字钢轻量化设计

以单轨吊工字钢为研究对象,利用Workbench软件进行数值模拟和有限元分析,并通过其专业优化模块Design Exploration对单轨吊工字钢横截面参数进行优化设计,仿真分析横截面参数与最大应力和最大变形之间的关系,并依据应力和变形求出工字钢轻量化最优解。优化结果表明:在保证工字钢强度以及刚度的前提下,工字钢的质量最大可降低4.45 kg,约占优化前工字钢质量的13.3%,节约了工字钢的制造成本,提高了材料利用率,为单轨吊工字钢的设计及轻量化提供了理论依据。     

面向能耗的3C门铃注塑成型多目标工艺优化

采用NSGA-Ⅱ及正交实验法与门铃挂架注塑成型有限元模拟技术,确定了符合产品质量特性和能效的多目标最佳工艺方案。以门铃塑件注塑工艺参数为实验变量,翘曲总变形、产品重量及能耗为响应优化指标,基于Moldflow模流分析设计多因素多水平多目标正交试验模型,并借助正交表进一步设计NSGA-Ⅱ优化模型。利用极差分析方法及Pareto前沿解分析了各因素对多目标优化指标的影响规律,并通过试模实验验证了2种优化实验模型的可行性及其优化效果。研究发现,保压压力和熔体温度是影响产品质量特性和能耗的主要因素,并获得多目标优化最佳成型工艺方案。优化后的成型工艺方案提高了PIM过程的稳定性,产品翘曲变形值、重量及能耗分别降低了16. 3%、3. 0%、18. 9%,符合企业绿色制造的要求。     

特大型密封圈注射硫化机箱式梁的有限元分析与结构优化

采用有限元分析软件ANSYS对特大型密封圈注射硫化机箱式梁结构进行优化。结果表明:与无肋板箱式梁相比,有肋板箱式梁的应力降低,形变减小;有肋板箱式梁的应力集中于中间两个支撑柱孔处且超出许用应力,在支撑柱孔处采取倒圆角处理可以降低应力集中现象;正交试验表明,上横梁壁厚为35 mm、肋板宽度为40 mm、上横梁高度为410mm时,上横梁承受的应力最小;与结构优化前相比,结构优化后的上横梁应力小于许用应力,形变变化不大,有利于延长特大型密封圈注射硫化机箱式梁的使用寿命,减小整机质量并降低制造成本。     

基于DOE和信噪比的手套箱外盖注塑工艺参数优化

对汽车手套箱外盖的结构进行整体分析，为满足其复杂结构的要求并解决实际生产中出现的质量缺陷，结合Moldex3D软件，优化了浇注位置，设计了传统水路冷却+隔水板冷却的混合冷却方案。以塑件翘曲变形量为质量目标，采用DOE和信噪比均值分析方法优化注塑工艺参数，最佳工艺参数组合为充填时间2.11s、塑料温度260℃、模具温度30℃、保压时间10 s、保压压力147 MPa、冷却时间15.89 s,其中，对翘曲变形量影响最大的是模具温度。优化后，缩痕指数从0.071%降低至0.041%,降低了42.25%,体积收缩率从11.351%降低至9.005%,降低了20.67%,翘曲变形量从4.446 mm降低至1.521 mm,降低了65.79%,表面质量更加均匀，保压效果更佳，优化效果明显。经过注塑工艺参数优化和实际试生产检验后，产品性能稳定，满足注塑生产要求。     

基于灰色关联分析和熵权法的双色注塑多目标参数优化

以双色塑料碗为例,给出了一种实现多目标优化的分析方法。选定第一射和第二射的模具温度、熔体温度、保压压力为因素变量,第二射的平均体积收缩率和总翘曲量为优化指标,设计了6因素5水平的正交试验,使用Moldflow软件进行模拟分析。利用试验所得指标参数进行信噪比处理,通过熵权法计算出2个优化指标的权重,最终得到灰色关联度,实现了多目标优化到单目标优化的转变。对优化后的工艺参数进行模拟分析,得到的第二射平均体积收缩率最大值为15.67 %,总翘曲变形量最大值为1.964 mm,较原始工艺参数的分析结果分别降低了7.8 %和18.4 %,产品质量得以提升。试验结果表明了正交试验、灰色关联分析和熵权法相结合实现多目标优化在注塑工艺参数寻优中的有效性。     

一种新型轻质高强应急路面器材的优化设计

利用有限元软件ANSYS建立路面结构的分析模型,根据加强杆及路面整体的受力分析结果,对复合材料轻质高强路面进行了优化设计。结果表明:3种多孔加强杆应力分布和变形趋势基本一致,仅在前后车轮位置附近产生应力和变形。最大应力出现在前轮作用处,最大应力均为291.667 k Pa;最大位移出现在后轮作用处,其中3孔结构位移最小,但位置基本一致。经综合分析比较,优化设计方案为应急路面器材加强杆件应采用60×30 mm 3孔箱体结构,路面杆件间距为60 mm。     

有限元在优化全钢巨型工程机械子午线轮胎胎体帘布反包高度中的应用

应用有限元技术分析全钢巨型工程机械子午线轮胎在不同胎体帘布反包高度下胎体帘布反包端点应力、应变变化情况,并利用分析结果确定最优胎体帘布反包高度。有限元分析结果表明:胎体帘布反包高度在400~530 mm范围内时,胎体帘布反包端点的应力值较小;综合考虑,胎体帘布反包高度以520 mm左右为佳。     

基于ANSYS的聚氨酯发泡机搅拌器结构设计及优化

为解决现有聚氨酯发泡机原料搅拌器因笨重而引起功率和材料的浪费、搅拌效率低等问题，采用响应面分析法对聚氨酯料罐内搅拌器进行结构轻量化设计。设计了一种四叶平直叶开启式涡轮搅拌器，以其搅拌轴和搅拌叶片为主要研究对象。首先，将UG＿NX建立的几何结构导入ANSYS中对两者进行有限元静力学分析。根据搅拌器的实际工况，分别施加力与载荷后，求解得到变形图和等效应力图。其次，在静力学分析的基础上对叶片进行响应面分析。以质量最小为优化目标，叶片的厚度和宽度为设计变量，叶片在对应的力与载荷条件下所受的应力与变形为约束条件，最后求解得到质量最小且满足应力、应变条件下所对应的最优结构尺寸方案。最后，为避免搅拌轴发生共振，对搅拌轴进行模态分析，得到其前六阶的振型和固有频率。最终仿真结果表明，叶片质量减少为原来的31%，且最大变形仅为0.035 mm，最大等效应力为7.52 MPa。证明采用响应面分析法对搅拌轴及叶片的结构进行轻量化设计能够满足强度要求。     

汽车仪表盘贴膜仿真及其工艺参数优化

以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为薄膜材料,对仪表盘外壳进行模外装饰（OMD）贴膜,采用有限元方法对该成型过程进行模拟仿真,获得了薄膜厚度的分布及其在x、y方向变形分布,分析了影响薄膜成型的因素。以成型后薄膜厚度平均值的标准偏差及其在x、y方向变形量的标准偏差同时最小为目标,采用试验设计（DOE）中的正交数组法对其各项工艺参数进行优化分析。结果表明,优化之后,薄膜的最大厚度为0.2013 mm,最小厚度为0.1883 mm, 相比优化前减小了0.5 %;薄膜在x方向、y方向的最大变形量分别为3.125、3.250 mm,相比优化前减小了5.5 %。     

基于DNNNSGA-Ⅱ策略的注塑结构及工艺参数多目标优化

为保证注塑制品的质量与精度要求，以检测仪外壳的翘曲变形量和体积收缩率为优化目标，采用有限元分析软件Moldflow对其进行模拟分析。选取熔体温度、模具温度、注射压力、保压压力、保压时间、冷却时间6个工艺参数及结构参数(浇口直径)作为输入量，翘曲变形量和体积收缩率作为输出量，建立深度神经网络(DNN),并且，对网络进行改进。将混合水平正交试验得到的数据作为样本，对神经网络进行训练和测试，得到输入量和输出量之间的非线性映射关系。结合非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对浇口直径及工艺参数进行优化，优化后，塑件的翘曲变形量为0.368 4 mm,体积收缩率为6.236%,与优化前相比，分别降低了67%、39%。     

洗衣机波轮有限元分析及拓扑优化设计

为提高波轮结构设计与开发效率，提升波轮洗涤质量，降低波轮材料损耗，针对波轮结构的优化设计，运用有限元分析和拓扑优化的方法，并以某迷你洗衣机波轮为例进行实例验证。首先，对波轮结构进行优化设计，并以此为基础进行后续分析与优化；其次，用Solid Works软件建立波轮三维模型并导入Ansys Workbench软件，进行静力学分析和模态分析，得到典型工况下的变形、应力和固有频率情况，由此确定其结构优化设计的方向；最后，在保证波轮强度和刚度的情况下，以优化波轮质量为目标，通过拓扑优化方法对波轮进行结构分析与改进，并进行对比验证。对比结果表明，优化后的波轮结构在提高强度和刚度的同时，波轮整体质量减轻了18%，优化设计效果明显。本研究为实际产品的结构优化设计提供了方法和依据。     

分形理论及其在无机材料烧结与氧化过程中的应用

本文以科赫曲线与康托尔三分点集为例,讨论了有规分形维数的计算;以科赫曲线在垂直方向的两种拓展为例,讨论了有规分形维数的加和性;以周长-面积法、变量法、网络法与半径法为例,介绍了无规分形维数的计算方法.提取了材料烧结界面与氧化界面的分形图形,并利用FDCP(Fractal Dimension Calculation Programme)对其分形维数进行了计算.探讨了分形理论在材料烧结与氧化过程中的应用.     

基于稳健设计的汽车尾灯罩注塑工艺优化

以某汽车尾灯罩的翘曲变形量为主要优化目标，应用Moldflow软件，采用稳健设计的方法，结合随形冷却水道设计，对汽车尾灯罩注塑工艺参数进行优化，确定模具温度、熔体温度、注射时间、冷却时间、速度/压力转换作为参数，得到了各工艺参数的最优组合为：模具温度75℃，熔体温度250℃，注射时间1.8 s，冷却时间12.0 s，速度/压力转换100%。结合随形冷却水道的设计模拟优化后，翘曲变形量由最初的0.411 8 mm优化为0.154 4 mm，翘曲变形量减少了62.51%，说明稳健设计方法结合随形冷却水道设计对提升复杂零部件产品质量起到了重要作用。     

实心轮胎硫化设备机架有限元分析与优化

对实心轮胎硫化设备机架进行有限元分析,并对上横梁和侧板进行改造,在箱式上横梁中加入肋板、侧板加入侧筋,并采用倒圆角和更换材料等方法解决了加强环和肋板处应力集中问题。通过正交试验优化部件参数,设计横梁厚度为100 mm,横梁高度为380 mm,肋板厚度为40 mm。优化后机架用料减少9%,设备使用寿命延长,制造成本降低,性能提高。