基于Pro／Mechanica某产品测试仪结构优化设计分析

通过有限元分析方法建立的机械结构系统分析模型已成为理论建模中重要的方法之一。基于Pro／Mechanica对某产品测试仪产品的结构设计进行有限元分析,对设计参数进行灵敏度分析及优化设计,建立以最大应力为目标函数、以应力极限为约束的优化数学模型,对其设计参数尺寸进行优化设计。通过优化设计,将产品设计与三维仿真及有限元分析系统有效地结合起来,可在满足精度要求的同时,满足产品设计的高效、低成本、自动化等要求。     

基于ANSYS的转盘静力及模态分析优化设计

通过ANSYS有限元分析方法,对高速转盘进行静力分析及模态分析,结合优化设计理论,得到高速转盘最优的尺寸结构数据.以高速转盘的尺寸结构为设计变量,其最大冯密塞斯应力及一阶模态为状态变量,冯密塞斯应力的标准差为目标函数,通过优化应力变化达到最小.     

拉臂装置结构优化设计

利用ANSYS参数化设计语言,建立了某滑移式拉臂装置的参数化有限元模型,并对原始设计进行了结构静力分析,以确定各参数的敏感性,合理选择优化变量.将拉臂装置部分焊接件的板厚选为设计变量,在满足材料强度、刚度要求前提下,以拉臂装置的最小总质量作为目标函数,采用零阶优化方法对其进行了结构优化分析;通过优化设计使整机减质量18.6%,达到了设计目标.     

拉臂装置结构优化设计

利用ANSYS参数化设计语言,建立了某滑移式拉臂装置的参数化有限元模型,并对原始设计进行了结构静力分析,以确定各参数的敏感性,合理选择优化变量.将拉臂装置部分焊接件的板厚选为设计变量,在满足材料强度、刚度要求前提下,以拉臂装置的最小总质量作为目标函数,采用零阶优化方法对其进行了结构优化分析;通过优化设计使整机减质量18.6%,达到了设计目标。     

基于ANSYS Workbench的内门架优化设计

本文以起吊设备内门架为研究对象,利用Solidworks软件建立其三维实体模型,并将模型导入ANSYS Workbench中进行有限元分析,得到内门架在最危险工况下的等效位移云图和等效应力云图,由图分析可得其强度和刚度均满足设计要求。然后以其立柱截面尺寸为设计变量,强度、刚度为约束条件,质量最小为目标对内门架进行多目标优化设计,结果显示优化后的内门架在质量减少12%的同时,静态性能也得到改善。     

排气管焊接夹具夹爪的优化设计

利用有限元软件ANSYS Workbench对排气管焊接夹具夹持机构的夹爪进行静力学分析,得到夹爪的变形和应力分布情况．在夹爪满足排气管焊接中强度和刚度要求的前提下,对夹爪采用多目标优化中的响应面优化法对其进行尺寸优化,首先建立夹爪优化的数学模型,设置目标函数和约束条件,然后将夹爪各个尺寸进行参数化,通过计算得到夹爪最优设计尺寸．再采用变密度法对夹爪结构进行拓扑优化,以减轻其质量．将夹爪优化前后的变形和应力分布情况进行比较,结果显示优化后夹爪在应力和变形满足设计要求的情况下,重量减轻了18.2%.     

基于有限元法桥式起重机主梁应力分析及优化设计

为了进一步提高50T/10T-16.5m的双梁桥式起重机的结构性能,寻找主梁的最优设计尺寸,对其进行轻量化设计。首先利用ANSYS软件对主梁正常工况和两种特殊危险工况(吊重自由跌落后紧急制动和歪拉斜吊)进行应力分析寻找最危险节点位置,然后对正常工况下主梁进行优化设计,分别以主梁截面尺寸和构件板厚为设计变量、主梁最大应力和最大挠度为状态变量、主梁质量为目标函数建立优化数学模型,最后用ANSYS软件进行优化分析并得到结构最优设计尺寸。结果表明,对桥式起重机不同工况下进行有限元分析,并在此基础上进行截面参数优化设计,明显改善了主梁腹板截面突变处应力集中现象;以最优设计尺寸建立的主梁模型不仅满足强度刚度的要求,而且主梁质量减轻23.1%,从而实现了简化结构、降低重量和制造成本的目的。     

平板封头与筒体连接应力释放槽结构分析与优化

对平板封头与筒体连接应力释放槽结构进行了有限元分析,根据压力容器分析设计观点对结构的安定性进行了评价,发现有些情况下需开设一定尺寸的应力释放槽才能使结构满足安定性要求,而有些情况下仅需做结构对接开槽即可满足安定性要求,据此可确定是否开设应力释放槽的分界线.此外,分析表明,有些情况下即使开设应力释放槽也不能使结构满足安定性要求,此时需首先加强筒体,据此可确定是否需要加强筒体的分界线.通过参数化计算,得到了需开设应力释放槽及需加强筒体的结构参数区域.对需要开设应力释放槽的结构,探讨了应力释放槽圆弧半径以及开槽深度对薄膜加弯曲应力强度以及最大应力强度值的影响,提出应力释放槽横截面积最小、薄膜加弯曲应力强度水平系数最小以及应力强度幅水平系数最小3种优化方案.利用ANSYS的APDL及OPT模块,采用参数扫描及函数逼近法,以应力释放槽横截面积最小为优化目标,以薄膜加弯曲应力强度水平系数及应力强度幅水平系数小于1为约束条件,对应力释放槽的圆弧半径及深度进行了优化计算,给出了最优开槽尺寸,可供此类结构的设计参考.     

BDX-395大型静电除尘器壳体的优化设计

采用ANSYS软件建立静电除尘器壳体的三维实体模型,并进行有限元分析,得到壳体的应力和变形.计算结果表明壳体原始结构设计合理,但是尺寸设计比较保守,部分构件有优化空间.应用有限元法对原始结构进行优化设计,并对新的壳体结构再进行有限元分析,此新壳体结构更加合理,强度和刚度能够满足设计要求.研究结果对静电除尘器壳体优化设计具有现实的指导意义.     

无副车架自卸汽车车架多目标轻量化优化

为了进行无副车架自卸汽车车架轻量化设计，本文应用有限元分析软件，建立无副车架自卸汽车车架有限元模型。对扭转工况下车架结构强度进行有限元分析，得到车架应力分布，并对车架进行模态分析，根据车架结构强度的有限元计算结果，对安全系数较高的结构件进行灵敏度分析，确定优化设计变量。采用最优拉丁超立方法进行样本采集，建立Kriging近似模型，以质量和最大应力最小作为目标，以一阶模态频率为约束，基于NSGA-II算法对自卸汽车车架进行多目标优化设计。优化结果表明，在保证车架模态频率的情况下，质量减小了15.55%,最大应力减少了1.55%。该优化方法满足设计要求，具有较好的轻量化效果。     

内燃机活塞三维热分析

介绍高温状态下内燃机活塞的热分析原理,利用有限元法计算活塞温度、热变形和热应力,建立活塞三维热分析有限元模型和相应热边界条件,给出了活塞温度分布、综合应力和综合变形,提出对活塞设计的合理结论。     

发动机活塞温度场的三维数值模拟

建立了活塞三维有限元模型,论述了活塞热分析的理论基础,通过理论计算确定某发动机活塞热边界条件,利用有限元分析软件进行温度场数值计算,得到活塞的三维温度场分布情况,为活塞的结构设计和改进提供了重要依据.     

设计参数对钢管混凝土系杆拱桥力学性能的影响分析

以中承式钢管混凝土系杆拱桥为计算实例,采用通用软件ANSYS建立了拱桥的有限元计算模型,通过改变其主要设计参数,对该类桥梁在恒载作用下的受力情况进行了对比分析,得出了不同矢跨比、拱轴系数、主拱拱肋含钢率等设计参数对拱桥各控制截面内力、应力、位移变化的影响规律.研究结果表明:改变矢跨比和拱轴系数对系杆拱桥在恒载作用下的内力有较大的影响,且对恒载作用下全截面弯矩的影响比对轴力的影响更为显著;改变钢管的壁厚对于主拱肋各控制截面的轴力、弯矩及应力影响不大.该计算结果可为优化同类桥型的设计提供参考.     

重型数控铣镗机床方滑枕有限元分析与优化

方滑枕的静动态特性直接影响整个机床的精度、加工性能和产品质量。本文运用三维软件建立了重型数控落地铣镗机床方滑枕、铣轴和镗轴的三维模型。根据机床的实际工作情况对方滑枕的受力和边界约束条件等进行了分析计算。通过分析得知其结构特性满足加工的条件要求,但其强度安全系数较大,结构比较臃肿,具有一定的优化空间。故将有限元方法和优化技术相结合,对其结构进行了以减重为目标以静态参数为约束的优化设计。     

XKK型空间相贯节点极限承载力有限元分析

应用有限元分析方法对XKK型空间相贯节点进行全过程屈曲分析,揭示了相贯节点塑性区的扩展过程和节点区应变分布状态及破坏模式。通过对多组不同几何特性的XKK型节点进行对比分析,揭示了影响空间节点相贯承载力的主要参数以及其与承载力的关系,并将有限元计算结果与规范计算结果进行了对比。结果显示:支、主管管径比1β及腹、主管管径比2β的增大可有效提高节点承载力;各杆杆夹角对节点承载力影响较小;杆件径厚比iγ宜控制在一定范围之内。在参考平面X型,K型相贯节点承载力计算公式及相关资料的基础上,提出了XKK空间相贯节点承载力计算建议公式。     

砂轮片正常与非正常工作条件下的有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS对砂轮片进行了有限元建模,并对砂轮片进行了正常与非正常工作2种条件下的有限元应力分析,结果表明:侧面力的影响远远大于切削力的影响,是引起砂轮片失效的重要因素之一.分析结果为砂轮片失效机理的进一步研究以及砂轮片结构的优化设计提供了参考.     

直蚌线发动机活塞疲劳分析

采用三维软件建立发动机活塞的几何模型.利用ANSYS有限元软件对活塞进行静力学分析,找到应力最大部位,运用ANSYS W orkbench疲劳分析功能对应力最大部位进行疲劳分析,得到疲劳寿命,为活塞的进一步改进设计提供理论依据.     

基于有限元分析的万向联轴器十字轴优化设计

利用ANSYS软件对轧机主传动系统的万向联轴器十字轴进行三维有限元分析,在此基础上,以十字轴所承受的最大主应力最小作为追求目标,在ANSYS软件中对其主要参数进行了优化,得出了较为理想的结果.     

压力容器的有限元分析及优化设计

针对传统设计中压力容器的材料浪费问题,提出基于有限元分析的压力容器的优化设计方法．该方法首先利用有限元法对压力容器进行分析并提取分析结果中的相关参数,然后利用优化设计方法进行定量计算,最终得到既满足性能指标又满足设计指标的设计参数．实际结果表明,基于有限元分析的优化设计方法,在工程实际应用中可有效发挥作用．     

结构特征分级有限元分析及优化

提出结构分级有限元分析及其优化设计,对于大型复杂结构的优化设计有指导意义.该方法解决了复杂结构有限元自由网格划分单元畸形问题,减小了计算规模,提高了计算效率.结构分级方法以部件特征为研究对象,在优化过程中减少了设计变量,避免了不同数量级的尺度出现在一个数学模型中,提高了收敛速度.本文以某型号刮板输送机输煤槽为例,进行有限元分析和优化设计.数值计算结果表明,应用该方法设计的刮板输送机输煤槽取得很好的效果,提高了结构强度,改善了应力分布,减轻了重量,提高了经济效益.