扭力梁悬架静动态性能分析与轻量化设计

为了校核某扭力梁悬架的静动态性能是否符合设计要求,基于扭力梁的有限元模型对它进行动态特性分析,其前4阶固有频率均处于发动机工作频率范围之外,满足动态性能要求,与此同时进行自由模态试验,测试值与仿真值几乎一致。然后建立后悬架动力学模型,获取扭力梁在极限工况下的载荷,并对它进行静态强度分析,分析结果表明其应力水平均低于材料屈服极限,满足设计要求。再基于集成平台对扭力梁进行轻量化设计,分析结果表明优化之后其静动态性能均符合设计要求,并且成功减重93%,整体优化效果比较明显。最后对扭力梁进行台架试验和道路试验,试验结果表明它未发生异响和开裂,因此整个分析方法具有较高的可靠度。     

基于ANSYS的液压矫直机机体的疲劳及模态分析

主机机体是液压矫直机的重要部件,为了缩短开发周期,降低生产费用,有必要在设计阶段对其工作寿命和动态性能进行分析评估。首先应用Solid Works建立矫直机主机机体的三维模型,然后将其导入ANSYS Workbench中进行疲劳分析。得到主机机体在脉动载荷作用下的疲劳寿命、损伤和等效交变应力。对机体进行模态分析,得到前六阶的固有频率和振型。分析结果显示机体结构满足疲劳设计寿命的要求;固有频率远高于矫直机的工作频率,矫直动作平稳;在砧座位置及机体转角位置易产生疲劳失效,应在下一步的设计中改进优化。     

复合超声振动镗削声振系统的研究

超声振动加工在难加工材料方面的应用越来越广,而在镗削中的应用不多。声振系统性能的好坏直接影响到超声加工质量,而实验表明单激励振动仍不能满足不断提高的加工要求。针对超声镗削加工,设计一种实现纵扭复合振动的变幅杆,阐述了振型转换原理,进行了结构计算和运动分析,借助有限元分析软件ANSYS对模型进行模态分析、瞬态动力学分析和谐响应分析,为二维超声镗削声振系统的结构设计和性能优化提供了理论依据。     

基于局部模态特征结构修正的变速箱振动控制（英文）

针对齿轮箱结构设计中经常存在的局部模态不满足振动特性要求,需要快速而准确地获得控制振动所需结构的难题,提出了一种基于局部模态特征控制的齿轮箱结构优化方法,即:根据结构设计中出现的模态特征,基于局部模态频率与拓扑优化等的耦合分析,获得局部结构的模态控制与优化。仿真与实验结果表明:新方法能够快速有效的控制齿轮箱振动特性,为齿轮箱减振及结构优化设计提供了一条新的途径。     

基于局部模态特征结构修正的变速箱振动控制

针对齿轮箱结构设计中经常存在的局部模态不满足振动特性要求,需要快速而准确地获得控制振动所需结构的难题,提出了一种基于局部模态特征控制的齿轮箱结构优化方法,即:根据结构设计中出现的模态特征,基于局部模态频率与拓扑优化等的耦合分析,获得局部结构的模态控制与优化.仿真与实验结果表明:新方法能够快速有效的控制齿轮箱振动特性,为齿轮箱减振及结构优化设计提供了一条新的途径.     

排气系统疲劳断裂及振动特性分析

通常汽车在行驶过程中,由于道路和发动机的外部激励,排气系统经常发生断裂并影响车辆的NVH指标。通过建立波纹管的结构模型和橡胶吊坠的动力学模型,确定了对振动特性影响最大的关键部件和主要参数。以某歧管式催化转化器的断裂故障为例,基于CAE技术进行了低周疲劳和热疲劳分析,并提出了结构优化方案。此外,对整体排气系统进行了模态分析,根据分析结果对原悬点位置进行了调整。试验表明：改进后的歧管式催化转化器结构解决了断裂故障,优化了排气系统的振动特性。     

排气系统疲劳断裂及振动特性分析（英文）

通常汽车在行驶过程中,由于道路和发动机的外部激励,排气系统经常发生断裂并影响车辆的NVH指标。通过建立波纹管的结构模型和橡胶吊坠的动力学模型,确定了对振动特性影响最大的关键部件和主要参数。以某歧管式催化转化器的断裂故障为例,基于CAE技术进行了低周疲劳和热疲劳分析,并提出了结构优化方案。此外,对整体排气系统进行了模态分析,根据分析结果对原悬点位置进行了调整。试验表明:改进后的歧管式催化转化器结构解决了断裂故障,优化了排气系统的振动特性。     

基于有限元技术的某微型车转向支架拓扑优化的研究

针对某微型车转向支架在道路试验中损坏的现象,应用有限元ABAQUS软件进行强度分析,根据得到的应力云图和位移云图,找出了破坏的位置.根据分析结果,利用Optistruct优化工具的连续体结构拓扑优化技术进行优化设计.通过对优化前后的支架应力对比,优化后最大应力小于屈服应力.结合台架试验和疲劳寿命分析,优化后的支架满足性能要求,并已成功应用到该车型的生产中.     

基于ANSYS的压缩式垃圾车弧形车厢有限元分析

为解决压缩式垃圾车在实际工况下服役时出现的车厢焊缝开裂问题,设计一种弧形车厢的框架承力结构。采用Pro/E建立车厢的三维模型并通过ANSYS Workbench进行有限元静力学分析,得出其在垃圾装卸过程中的应力分布情况;进行模态分析,确定各阶振型下车厢的固有振动频率和最大形变位置;采用基于高斯分布和Miner线性累计损伤定律的三区间法进行随机疲劳分析,确定新设计的车厢结构是否符合运行寿命期望。结果表明:在垃圾装卸过程中,改进后车厢的最大应力为300 MPa,导轨处不超过40 MPa,整体结构满足设计要求;随着振动频率的增加,车厢最大形变位置由顶板逐渐向边板再向底板转移;在行驶过程中,新设计的车厢结构能够满足实际工况下的运行寿命期望。     

大型静压回转工作台的模态分析与优化设计

对大型静压回转工作台进行静态特性分析与模态分析,得到其承载能力和动态性能,为工作台的优化提供了理论依据;基于工作台的静动态性能情况,以减轻其质量为目标函数,利用元结构方法进行出砂孔优化设计,优化后的结构满足工作时所需的动、静刚度,同时保证了最大一阶固有频率;对优化后的工作台进行试验模态分析,将实验所得结果与仿真结果进行对比,结果表明误差在允许范围之内,确保了优化后工作台的动态特性要求。     

基于变密度法的发动机支架性能优化

针对某汽车发动机支架的性能优化设计问题,基于变密度法进行拓扑优化设计。通过建立动力总成悬置系统力学模型,计算扭转工况、紧急制动工况和紧急转弯工况的悬置载荷,并采用有限元法对发动机支架进行强度和刚度性能分析。根据分析结果,以发动机支架的单元相对密度为变量,质量分数为约束,加权柔顺度最小为目标,建立了发动机支架的多工况拓扑优化数学模型。结合零件的应力分布和加工工艺要求,在保持质量不变的条件下,根据拓扑优化结构对发动机支架进行了重构。优化前后的对比结果表明,重构的发动机支架的强度、刚度和模态性能均有了明显的改善。     

高强度合金铸铁材料的研制

分析了柴油机主要铸件材料的性能指标要求,选择底座铸件进行材料的工艺试验。通过对铸件本体取样,检测其化学成分、力学性能、显微组织及疲劳性能,结合检测结果对材料的化学成分进行了优化。利用调整后的Cu-Mo合金成分浇注铸件,本体试样性能均达到设计指标,研制的高强度合金铸件材料满足柴油机及发电机组零件的性能要求。     

心血管支架疲劳性能的有限元分析

针对支架的拉伸疲劳性能进行了有限元分析,设计了一套有效的模拟过程去分析支架在不同直径以及不同拉伸应变下的表现,并且应用等效应力(SEQA)去评估支架的拉伸疲劳性能.SEQA显示了和Von Mises应力完全不同的结果.此外,利用Goodman图对支架的疲劳破坏进行预测.结果显示,支架将发生破坏.     

热环境下FGM圆柱曲板的模态分析

以受横向简谐激励机械载荷和热载荷共同作用的、金属基陶瓷功能梯度材料圆柱曲板为研究对象,利用有限元软ANSYS对两边固支两边自由的功能梯度材料柱面曲板进行建模,并对其在热环境下进行模态分析。这里采用了比较适合薄板的SHELL99单元模型,给出不同几何和物理参数条件下FGM圆柱面曲板前8阶振动模态图,得到固其有频率,并且对前8阶模态做模态进行分析,结果发现圆柱曲板的模态振型主要有横向和扭转振动,其中前两阶模态以横向振动为主。分析结果为进一步的理论研究、对结构设计和参数优化提供了有效的依据。     

6082铝合金三次焊接修补后的疲劳性能研究

铝合金在经过多次焊接修补后,因为重复受热,极易造成焊缝附近的母材晶粒粗大并且容易引发再热裂纹等焊接缺陷,导致焊接接头的疲劳性能下降,影响结构的安全稳定性。EN1090-3标准中规定,铝合金焊接修补次数不宜超过两次。为了探究6082铝合金焊接修补次数超过两次后接头疲劳性能能否满足高速列车结构设计的要求,对高速列车结构中的关键焊缝进行焊接修补模拟试验,测试其疲劳性能。试验结果表明,焊接修补三次后,接头的疲劳性能无法满足使用要求。     

超声振动辅助ELID复合内圆磨削系统中大负载变幅器的设计及应用

为解决超声振动辅助ELID复合内圆(UAEI)磨削陶瓷等硬脆材料的声学系统设计难题，对驱动几何尺寸大、质量重的金属结合剂金刚石砂轮用的小端较长的变幅器进行理论设计及优化。基于弹性波在介质中的传播规律，利用MATLAB确定变幅器取值方案，再根据加工要求并结合ANSYS模态分析筛选出符合要求的方案，然后采用零阶算法进一步优化处理，得到满足几何尺寸、应力及振动频率要求的变幅器尺寸。对设计出的变幅器进行振动特性测试，其谐振频率理论误差为0.192%～1.824%，符合预期设计要求。采用研制出的UAEI磨削系统进行加工特性测试，与在线电解修整砂轮(ELID)内圆磨削比较，其工件的表面粗糙度降低了44.2%，且工件三维形貌更加平整，砂轮表面状况获得改善。      

刮齿机立柱的模态分析与优化设计

立柱作为刮齿机承载的关键零部件,其刚度和振动特性直接影响机床的加工精度,对刮齿机立柱进行静力学分析和模态分析,得出一种优化设计方案。首先,运用ANSYS进行建模,通过静力学分析找出应变最大处;其次对立柱进行模态分析,明确前6阶振型对刮齿机整体性能的影响,保证工作时的激振频率小于固有频率,避免产生共振损坏机床;然后基于出砂孔和加强筋的分布优化立柱结构,并调整壁厚对立柱进行轻量化设计;最后,通过仿真和模态试验验证设计方案的可行性。优化后立柱的总质量减轻了250.1kg,最大应变减小了7.668μm,达到5级机床精度要求,有效提高了立柱的强度和刚度。     

基于HyperWorks的装载机机罩模态分析

装载机在处于怠速和作业时其发动机罩会受到来自发动机等激振源的振动激励而产生严重的振动响应,从而直接影响机罩部件的开裂损坏和疲劳失效。利用HyperWorks建立了某企业轮式装载机发动机机罩有限元模型,详细叙述了发动机罩的HyperWorks建模流程,进行了模态分析,得到其在自由和约束两种状态下前七阶固有频率和振型。最后对模态结果进行了分析和评价,并与发动机频率对比,指出可能的共振频率,为机罩进一步的结构改进和优化提供理论依据和参考。     

结晶器振动板簧导向系统设计参数有限元分析

从板簧的约束形式、板簧宽度、板簧层数等方面人手,应用大型商业软件ANSYS中结构模态分析模块,对其固有频率进行分析,并且通过结晶器振动系统质心位置的偏移,对结晶器板簧振动系统的性能进行分析和研究,得到设计参数与板簧振动特性之间的对应关系.     

基于灵敏度分析的车门尺寸和拓扑优化

为了改善微型车X30的车门在使用过程中振动过大这一问题,利用Hypermesh建立该车车门的有限元模型,并对其进行模态分析。分析结果发现车门的一阶频率偏低,容易与白车身一阶弯曲频率发生共振。因此,基于灵敏度分析方法结合尺寸优化和拓扑优化方法对车门进行以提升车门一阶模态频率为目标的优化设计。首先,对车门各零部件进行质量灵敏度和一阶模态频率灵敏度分析,并定义相对灵敏度值;然后,根据相对灵敏度值结果选择合适的设计变量进行部件厚度的尺寸优化设计;最后,基于变密度法对相对灵敏值最大的部件进行拓扑优化,根据优化结果对该部件有限元模型进行修改。结果表明,在车门质量减少4.5%的情况下,车门一阶模态频率提高8.9%,有效地改善了车门的振动情况。