基于拓扑优化的重型矿用自卸车翻车保护结构设计

翻车保护结构（roll-over protective structure,ROPS）是安装在工程车辆驾驶室中的一套被动保护装置,能在翻车事故中为驾驶人员提供有效的保护。为解决ROPS承载能力、刚度、轻量化和侧向吸能效果之间的矛盾,将基于变密度法的拓扑优化技术引入重型矿用自卸车ROPS设计中,以解决ROPS在给定设计域内的材料最优分布问题,提高ROPS侧向吸能效果和垂向、纵向的刚度,减轻自重。首先,利用OptiStruct结构优化模块对ROPS进行拓扑优化设计,以多工况组合应变能最小为优化目标,按照国际标准规定的性能要求施加载荷和约束条件。基于拓扑优化结果,对ROPS进行详细设计。然后,利用显示动力分析软件LS-DYNA对ROPS的最终设计模型进行动态加载分析。最后对优化后ROPS的性能与原ROPS的性能进行对比分析。结果表明：拓扑优化设计后的ROPS在3个工况下都没有入侵DLV（deflection-limiting volume,挠曲极限量）,满足国际标准中的承载能力要求;在侧向加载中最大能量吸收达到175 kJ,满足国际标准中的侧向能量吸收要求;相较于原ROPS,拓扑优化设计后的ROPS达到侧向能量吸收要求所需的载荷从1 324.5 kN减小到1 231 kN,加载中心点的垂向位移减小21.3%,纵向位移减小34.4%,质量减小24.1%。研究结果为重型矿用自卸车ROPS的设计提供了新方法,对后续ROPS的设计与改进有一定的指导作用。     

动静轴结构旋翼轴载荷分离仿真分析与试验研究

动静轴结构旋翼轴是一种具有抗弹击能力的新型直升机旋翼轴构型,拟对自主设计的鼓形花键动静轴结构旋翼轴和柔性联轴节动静轴结构旋翼轴进行载荷分离特性研究。利用有限元软件对这2种动静轴结构旋翼轴的载荷分离系数进行仿真分析,并开展多通道加载试验加以验证。结果表明采用7 mm壁厚静轴时动静轴结构旋翼轴的载荷分离系数相比采用4 mm壁厚静轴时明显提高;柔性联轴节动静轴结构旋翼轴的综合载荷分离系数为77.37%,略高于鼓形花键动静轴结构旋翼轴的76.33%。研究结果可为直升机动静轴结构旋翼轴的设计提供指导。     

涡旋压缩机模态试验与有限元分析

利用LMS公司TEST Lab 5 A模态试验系统,采用锤击法,对某型涡旋压缩机的曲轴进行试验,然后进行模态分析,获得前3阶模态参数;通过有限元分析软件ANSYS对曲轴进行同样工况下的模态计算,对比试验模态参数与计算模态参数,二者误差在允许范围之内;再采用ANSYS对涡旋压缩机其他主要零部件进行模态计算,获得前6阶模态参数,并对上顶盖、壳体和装配体的各阶振型进行分析,为涡旋压缩机主要零部件的动力学分析和结构设计改进提供依据。     

锈蚀钢框架柱抗震性能试验研究及有限元分析

为深入研究锈蚀钢框架柱的抗震性能,通过改变加载制度和轴压比,对6榀相同锈蚀程度的钢框架柱进行了低周往复加载试验,观察其受力过程和破坏形态,分析了不同加载制度和轴压比对锈蚀钢框架柱的滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能能力等抗震性能的影响。并采用通用软件ABAQUS对试验框架柱进行了非线性有限元分析。结果表明：有限元分析结果与试验结果吻合较好,试件均发生延性较好的破坏,其滞回曲线也较为饱满,表现出良好的耗能能力和延性;加载路径对试件的塑性发展与耗能能力有较大影响;随着轴压比的增大,试件极限承载力和耗能能力降低,强度和刚度退化加快。     

起重机结构有限元分析

本文利用ANSYS软件对塔式起重机进行有限元分析,建立起塔式起重机简化模型,对其各个位置处应力值进行计算,为塔式起重机的设计及计算提供一定的参考。     

板锥网架结构的理论分析与试验研究

空间板锥网架结构是一种新型的组合网架结构，它是以一系列板锥代替网架结构中的钢腹杆以形成型式新颖，结构暴露，可集承重与围护为一体结构形式，可以达到一定的建筑效果。本文对这类结构形成进行了讨论，并用有限元法对这类结构进行了线弹性及几何非线性分析，编制了相应的计算程序，同时还进行了模型试验，分析及试验表明，这类结构受力性能良好，制作方便，安装简便，能扩大一些板材在空间结构中的应用范围，值得进一步研究及推     

交通信号支撑结构疲劳裂纹扩展有限元分析

为了解决交通信号支撑结构疲劳裂纹扩展的问题,利用ANSYS软件对已有的信号支撑结构静力和疲劳试验分别建模分析,并用有限元结果与试验结果进行对比。研究表明：静力加载模型中,圆钢管上最大Mises应力为413.7 MPa,有限元结果与试验结果较为接近;裂纹最深点△K_Ⅱ和△K_Ⅲ值较小,△K_eff与△K_Ⅰ几乎完全相等,裂纹扩展寿命主要受△K_Ⅰ值的影响;远离裂纹端点处各点的△K_Ⅰ值呈现出M形状;Bowness公式计算得到的裂纹最深点的△K_Ⅰ值比有限元结果大,利用该公式预测交通信号支撑结构端板与圆钢管焊接节点的疲劳寿命较为保守。     

蜂窝纸板静态压缩试验研究及其模拟分析

对4种不同厚度的蜂窝纸板进行了静态压缩的完全加载和二次加载实验,结果表明:完全加载过程有4个明显的阶段;最大压力都为屈服力的2~3倍;30 mm厚度的蜂窝纸板其屈服阶段占厚度的百分比最大;二次加载的实验曲线分为3个阶段,可以有效消除蜂窝纸板的屈服强度峰值,改善蜂窝纸板的缓冲特性。AN-SYS软件模拟分析表明:距离面纸1/5~2/5处的蜂窝纸芯最容易屈服变形;粘结处变形比各面上变形量大;中间部位易产生向内变形,而两端易产生向外变形。     

汽轮机组的保护试验研究与应用

本文论述了莱钢25MW汽轮发电机的主要结构和特点,对汽轮机运行所需的超速试验、喷油试验、低真空保护试验、汽轮机联动发电机跳闸保护试验中的试验要点及注意事项进行了介绍。     

造桥机结构的有限元仿真分析

为了研究造桥机的静力学性能,利用ANSYS有限元软件对造桥机进行有限元分析,并对造桥机进行静力学试验.首先介绍了造桥机的整体结构和工作原理,然后建立造桥机的有限元模型,接下来对造桥机的移机就位、制梁前、制梁和调移下导梁等具有代表性的工况进行静力学性能仿真分析,并对分析结果进行详细的论述.最后,对造桥机进行一系列静力学性能试验,结果表明:利用ANSYS对造桥机进行的静力学性能分析结果与试验结果较为吻合,对造桥机的设计和生产具有积极的指导意义.     

T形截面柱框架节点试验及非线性有限元分析

对6个T形截面柱框架节点试件进行了试验,分别以梁截面高度、柱轴压比和节点区水平箍筋体积配箍率为变量参数,研究了节点区裂缝的形成与开展、节点的破坏机理;提出在低周期反复荷载作用下T形柱框架节点的裂缝呈反“K” 型,而不是类似于常规矩形节点的“X”型交叉裂缝,其受力机理偏于较陡的斜压杆受力模型;运用大型通用有限元软件ANSYS的二次开发语言APDL对T形截面柱节点进行非线性有限元分析,结果表明离散型非线性有限元模型计算结果与试验结果有很好的吻合。改变有限元程序参数使节点发生核心区剪压破坏,对节点裂缝的形成与开     

Finite Element Analysis of the Steel Reinforced Plastic Pipe

The steel reinforced plastic pipe is a kind of green environmental protection pipelines with double-sides corrosionresisting and better withstanding to medium working pressure. The structure and technical process of this pipe are described briefly in this     

利用有限元法辅助分析大型桥机的箱型梁应力集中

通过对水电站2×350t 大型桥式起重机的主梁进行有限元分析计算,发现以前投用的大型桥机均不同程度地存在应力集中问题;对此进一步分析,通过增大圆弧半径以及采取应力流分流的办法,最终解决这些应力集中问题。     

多工况电梯背包架结构有限元建模与分析

针对采用传统方法进行电梯背包架结构强度计算存在计算效率低、计算工况单一且精度差等问题,提出多工况背包架结构静态应力有限元分析策略,并基于ANSYS有限元分析环境对某背包架结构进行有限元建模与静态应力响应求解,验证了该结构设计的合理性和有效性。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁非线性有限元分析

利用大型通用有限无软件ANSYS对钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值模拟 ,其中混凝土采用ANSYS软件中特有的SOLID65单元类型和专门的材料模型CONCRETE ,钢筋采用LINK8杆单元和随动硬化双线性弹塑性 (KinematicHardeningBilinearPlasticity)模型来实现 ,并与Suidan和Schnobrich[1] 的方法进行比较 ,计算结果与Suidan和Schnobrich预示的响应十分吻合。     

基于ANSYS的汽车变速器检测试验台架有限元分析

本文运用Solidworks软件对汽车变速器检测试验台架进行了三维建模,通过ANSYS软件进行瞬态分析和模态分析,得到了汽车变速器检测试验台架的应力云图,识别出试验台架结构的模态参数,得出台架的固有频率和振型特征。为进一步研究汽车变速器检测试验台振动、疲劳和噪声等奠定了基础,也为汽车变速器检测试验台架结构的优化设计提供了参考依据。     

液压支架柱窝有限元分析及结构优化

利用ANSYS Workbench软件对液压支架柱窝进行参数化建模,并对其刚度和强度进行校核及多目标结构优化设计。通过计算输入参数的敏感度及响应曲面来确定优化方案。优化结果表明:柱窝在满足刚度和强度要求的同时其质量减少了6%,达到了轻量化的设计目的,获得了理想的结构参数。     

空气净化器减振设计与建模分析

该型空气净化器用于对箱体内封闭空间的气体进行净化处理,以保证该空间的空气质量。运用AN-SYS软件对空气净化器建立有限元模型,并进行模态分析和谐响应分析。通过分析,证明空气净化器结构设计和减振设计的合理性,并为进一步试验测试打下理论基础。     

圆形金属蜂窝芯材冲击性能的有限元分析

利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对12×8圆形金属蜂窝芯材的共面冲击过程进行模拟,得出了圆形金属蜂窝芯材不同冲击速度下的多种变形模式及其动态峰应力的值.从结果可以看出:在共面冲击下,其动态峰应力和冲击速度之间是二次线性关系.这与试验的结果是相一致的.     

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。