蒙特卡罗分析法在泵轴可靠性分析中的应用

运用蒙特卡罗分析法对轴系进行可靠性概率分析.基于大型通用有限元软件ANSYS/PDS模块,以泵轴的几何尺寸、载荷、应力、弹性模量以及强度极限等参数为随机输入变量,根据应力—强度干涉理论,通过APDL建立泵轴参数化三维实体模型,根据实际受载情况,对泵轴进行应力分析,选用蒙特卡罗有限元方法和拉丁抽样法对泵轴进行可靠度设计,得到比传统设计万法精度高、易于实现的采轴失效概率及可靠度.实践表明,利用ANSYS/PDS模块对泵轴进行可靠性分析,能为生产厂家改进设计提供理论依据,具有一定的工程应用价值.     

基于响应面法的L型弯管概率可靠性及灵敏度研究

采用APDL语言对L型弯管进行参数化建模,将有限元法、响应面法和Monte-Carlo模拟法结合起来,通过有限元循环计算得到拟合响应面函数的样本,用含有交叉项的二次多项式对样本进行回归分析,得到响应变量(最大等效应力)和随机输入变量间的函数关系式,用此表达式来代替真实的响应面模型。通过输出响应变量的累计分布函数等相关数据,对L型弯管进行可靠性分析,通过对L型弯管进行灵敏度分析得出了对响应变量影响比较大的随机输入变量。     

可控变胞式码垛机器人非线性动态可靠性分析

变胞机构具有多构态的优点，在构态变换时会不可避免地产生内冲击力，严重时会发生共振，其动态可靠性问题是确保其在工程应用中实现多构态正常运行的关键。以面向工件搬运任务的可控变胞式码垛机器人为研究对象，在运用有限元法建立该机器人工作过程的非线性动力学模型的基础上，运用改进的L-P法得出该模型的共振频率，考虑了多种失效模式、多种不确定变量和非线振动因素的影响，提出了非线性动态可靠性的分析方法。在实例中以输入端角度偏差值、输出端负载为不确定变量进行可靠性分析，得出了机器人构态变换后的可靠度变化，将该计算结果与基于神经网络的蒙特卡洛法的计算结果以及实验数据得出的结果进行了对比，偏差均较小，说明该方法具有一定的准确性。进一步，考虑内冲击力频率为不确定变量，在含有共振频率的频率区间内得出了避免发生失效所对应的不确定变量的范围。研究工作为面向任务的变胞机构的实际应用提供了可靠性理论参考。     

基于ANSYS的AP1000安注箱壳体强度可靠性分析

基于ANSYS有限元方法,选用AP1000安注箱球壳截面的参数化模型,考虑载荷为内压的情况下,以服从正态分布的球壳壁厚和材料许用应力为输入变量,对其进行可靠性分析与评定。安注箱壳体强度的可靠度为100%,它是以完工的AP1000安注箱可靠性参数实测值经统计处理作为输入数据并通过有限元计算得出的结果,对安注箱的研究与工程设计具有一定参考价值。     

汽车门锁机构上锁工况的有限元分析

为解决汽车门锁上锁工况中各区域应力不均匀引起的门锁疲劳失效问题，提出了一种基于有限元分析的优化设计方法。首先根据实际工况进行模型简化，在前处理模块中构建几何模型、划分网格、添加边界条件、分析接触类型、创建接触模型、求解方程；然后在后处理模块中得到汽车门锁机构上锁工况应力分布情况；仿真结果表明，高应力区域主要分布在棘轮棘爪接触1区的接触面，棘轮轮齿齿根处，棘爪和棘爪轴的右侧接触区域，棘爪轮齿的齿根处等，该结果为进一步对门锁机构进行疲劳分析、可靠性分析、优化设计提供依据。     

马铃薯机械碰撞有限元分析与试验研究

为了得到马铃薯机械碰撞的安全高度,采用三维扫描仪对马铃薯进行三维扫描,运用Hy-perMesh和ANSYS/LS-DYNA软件建立马铃薯机械碰撞模型并进行有限元分析,得到马铃薯在不同碰撞高度的极限应力值.在不同高度对新鲜马铃薯进行刚体-柔体碰撞损伤试验,根据催化反应后的颜色判断马铃薯的损伤程度,并将得到的试验结果与有限元分析结果进行对比,得出马铃薯距刚体高度28cm时与刚体碰撞的应力值为1.813MPa,该应力值最接近马铃薯的碰坏应力值,此时马铃薯的损伤率＜4％.此结果为有关马铃薯装车高度、运输加工及马铃薯收获机具的设计提供了理论依据.     

类RV减速器功率流分析及传动效率计算

提出一种类RV减速器。以该减速器为模型，根据其结构原理得出其单环路XP系统类型；以单环路XP系统为基础，建立了减速器转速、转矩及功率矩阵，得出减速器输入输出功率矩阵；分析了各构件的功率流向，并将该功率流向映射到单环路XP系统上，建立了减速器功率流模型；得出该减速器无内循环功率，减速器整体传动效率相对较高的结论。最后，以该减速器为实例计算了其传动效率，得出整体传动效率理论上可达0.821 0。     

微电子封装引线键合工艺参数的概率设计

建立多组不同网格密度的二维引线键合工艺有限元模型,从中选择一种精度较高、计算速度较快的模型进行数值模拟,并在此基础上采用Ansys概率有限元分析模块,选择蒙特卡洛模拟方法对引线键合工艺进行概率可靠性分析。研究和讨论各材料层中最大应力可能的分布区域以及应力对金属球直径、铝层厚度、键合高度、钢嘴几何结构和铝、铜与层间绝缘层ILD(interlayer dielectric)材料属性的敏感度。结果表明,金属球直径、铝层厚度、键合高度对应力的影响最明显,而其他输入参数对应力没有明显影响。     

高速动车组制动模块可靠性分析与优化

为了计算出动车组制动模块在各个工况运行下的薄弱环节并改善其结构性能，该文运用三维设计软件SolidWorks构建出制动模块的三维模型，再通过有限元分析软件ANSYS Workbench对模型进行模态分析和静强度分析，将应力最大的部位视为薄弱环节，并将该部位作为后续优化设计的关键部位。首先建立制动模块有限元模型，对其进行自由模态分析与约束模态分析，初步确定出薄弱环节。再对其进行静强度分析，确定出最大应力对应的具体位置，再次确定出薄弱环节并将两者进行对比分析。最后，建立初始的BP网络模型，引入四种权重系数并利用GA探寻其最优组合方式，进而提升初始BP网络模型的预测精度，开展动车组制动模块多目标可靠性优化设计，为制动模块结构改进与优化提供了理论依据。     

某运输包装件的跌落冲击仿真分析

采用计算机仿真技术对某运输包装件的跌落过程进行仿真计算,通过有限元软件ABAQUS/Explicit对该包装件进行跌落仿真分析,得到该包装结构的应力、应变变化云图以及应力、应变、能量随时间变化曲线等量化指标。并根据模型仿真结果分析该运输包装件受冲击情况,从而为产品包装抗跌落、冲击设计提供依据与参考。     

选区激光熔化制备不同孔结构不锈钢冲击性能仿真分析

采用316L不锈钢粉末基于选区激光熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)制备压缩试样,观测其宏观组织形貌,随后进行压缩实验,获得工程应力-应变曲线及材料参数;利用ABAQUS/STANDARD有限元分析模块模拟试样压缩过程,得出仿真工程应力-应变曲线,将其与实验工程应力-应变曲线比较,验证材料参数设置准确性;最后构建规则栅格孔结构模型与交错栅格孔结构模型,利用ABAQUS/EXPLICIT有限元分析模块模拟落体冲击实验与摆锤冲击实验。结果表明:相同宏观体积条件下,基于SLM制备交错栅格孔结构不锈钢材料在落体冲击实验中对冲击能的消耗高于规则栅格孔结构部件,而在摆锤冲击实验中冲击性能差异不显著。     

汽车后桥有限元疲劳寿命分析

利用Unigraphics软件,建立了汽车后桥三维CAD模型,利用UG的Structures模块对后桥的应力分布及疲劳寿命进行了有限元分析,得出了该构件的应力及疲劳寿命分布图,并提出了提高疲劳寿命的改进方案.     

基于响应面分析的前大梁优化设计

文中以卸船机前大梁为研究对象,利用Ansys Workbench创建前大梁的参数化有限元模型,对前大梁进行静力学分析,得出前大梁最不利工况下的应力云图及变形状态,判断最不利工况下的危险截面位置。运用Workbench中的Design Exploration模块对前大梁参数化模型进行优化分析,以主梁截面主要尺寸为输入参数,最大应力及最大位移为输出参数,根据F.E.M1.001—1998《欧洲起重机设计规范》设置评判准则：即满足强度和刚度要求的情况下,前大梁总重最小。通过响应面分析,判断对输出参数影响较大的变量。以响应面分析结果为基础,采用MOGA优化方法进行优化设计,获得3个候选设计点。对3个候选点的设计方案分别进行有限元静力分析,并与初始设计方案对比,在满足约束条件的情况下,最优设计点的前大梁自重与初始设置相比下降了15.5%。     

基于有限元仿真的IGBT模块的应力应变分析

IGBT模块是变流器的主要部件,也是功率波动和热冲击的主要承受者,其可靠性直接决定了变流器的可靠性。为研究IGBT模块在老化过程中的应力应变特性,从而进一步从物理机理上分析模块老化失效情况,利用COMSOL软件进行有限元仿真,模拟了模块在损耗加热情况下的应力应变情况。分析了在键合线,键合线焊接点以及焊料层上应力应变较大的原因。总结了应力应变与模块温度、热通量、膨胀系数之间的关系,还通过人为添加空洞的方式,分析了焊料层空洞对模块状态的影响。     

基于FEA的车轮结构形状优化设计

为了更好地指导车轮结构设计,采用UG三维造型软件建立3种常见轮辐结构的车轮模型,并采用有限元分析方法对几种车轮模型在冲击试验和弯曲试验中的应力分布及强度性能进行了分析,对冲击试验利用响应分析模块进行分析,对弯曲试验进行旋转弯矩下的分析.比较3种结构的分析结果,从应力分布及应力集中强度等方面,分析讨论了车轮轮辐结构的设计原则与方向,得出直辐条背面有掏料的车轮结构更适合承受弯曲载荷,以及曲辐条车轮结构更适合承受冲击栽荷的结论.     

海洋平台结构系统的冰激疲劳可靠性分析

提出一种冰激疲劳损伤简化计算方法，用于计算冰力作用下平台管节点的疲劳损伤，并根据该方法分析平台构件和整体的疲劳可靠性。该方法用两个指数函数拟合平台和海冰相互作用时疲劳应力和应力循环次数与海冰厚度、速度的关系，具有较高的拟合精度，而且给出基于S—N曲线的疲劳损伤计算公式，从而使疲劳损伤计算得到很大简化。在此基础上，给出平台构件可靠性和整体可靠性的计算方法，并通过提出冰载荷作用下海洋平台整体疲劳失效的简化判断依据，简化平台整体疲劳可靠性计算过程。同时基于断裂力学的Paris公式，建立冰载荷作用下构件疲劳裂纹扩展的可靠性模型，当平台被检测出有裂纹时，可以使用该模型对构件和平台整体进行可靠性分析。对冰激动力响应不太严重的平台，可以用文中提出的方法进行疲劳可靠性分析。     

基于少子样的核主泵电机滑动轴承可靠性研究

为研究一种核主泵电机滑动轴承的可靠性，在少子样无法进行大量整机试验的情况下，分析了核主泵电机滑动轴承的工况，确定了其失效模式并绘制了故障树。采用ANSYS软件仿真分析了轴承重要单元受力情况，求解了单元应力分布，根据应力-强度干涉法，利用蒙特卡罗抽样法得到了单元可靠度；采用数据手册法得到了其他单元的可靠度，并计算得到了轴承的整体可靠度。对少数试制轴承的缩小推力瓦模型样本和原尺寸冷却器展开试验，结果表明该核主泵电机滑动轴承满足工程可靠性要求。     

双飞轮式高速剪切机的结构设计与动态分析

为提高棒料剪切质量和效率,根据高速剪切原理,设计了一种双飞轮式高速剪切装置,依据该装置的结构形式和工作原理以及结构分析,利用UG软件建模模块,对该高速剪切机的主要零部件进行结构设计并建模,主要包括凸轮机构和剪切部件,然后建立整机装三维配模型。通过利用UG运动仿真模块对该设备结构进行运动学仿真分析,主要分析了剪切架的位移和速度,并在ANSYS动力学模块中并对剪切部件做了动态应力和动态应变分析,分析结果表明了该模型结构的合理性和可靠性。     

基于ANSYS的板栅连铸机动模主轴可靠性分析

为研究蓄电池板栅连铸机动模主轴的可靠性,运用有限元分析软件ANSYS的PDS模块对动模主轴进行可靠性分析。基于动模主轴受力分析,利用ANSYS对动模主轴建立有限元模型,以动模主轴多种设计参数作为随机输入变量,选用蒙特卡洛模拟技术,得到各随机输出参数灵敏度图及相应数据,分析了各参数对动模主轴强度与变形的影响。为动模主轴可靠性分析提供一种有效方法,为进一步板栅连铸机优化设计提供理论依据,有助于先进设备的国产化。     

杆件与倾斜平面弹塑性接触冲击动力学建模与分析

针对垂直杆件冲击倾斜固体平面的弹塑性接触冲击问题,建立了杆件动力学方程和接触冲击各阶段瞬时接触力计算模型，系统地探讨和研究了运动参数和接触力变化规律；采用ODE45函数分析了杆件动能、接触点位置和速度、杆件角度和角速度等时变规律，恢复系数和永久变形与初始冲击速度关系，接触力与接触变形关系。研究结果表明：初始坠落高度越大，接触冲击时间越短且恢复反弹现象越明显；随初始坠落高度的增大，接触力与接触变形曲线呈相同变化趋势，但永久变形更接近于最大变形。开展了末端圆形杆件以不同初始坠落高度垂直冲击45°倾斜固体平面的试验研究，再结合已公开文献中恢复系数和永久变形的正冲击试验数据进行对比分析，结果表明，仿真与试验结果基本吻合，验证了所建模型的正确性。