基于有限元法的某混凝土搅拌车轻量化设计

通过合理的有限元仿真和实车试验,实现某混凝土搅拌车副车架的轻量化设计。利用Hyperworks软件建立主副车架系统有限元分析模型,模拟车架的实际使用工况,对该车架的极限弯曲工况和扭转工况进行仿真分析,并通过相应的实车试验验证有限元模型的准确性。在此基础上,首先利用Optistruct软件对副车架矩形管的厚度进行尺寸优化,并提出斜支撑加强板的设计新方案,从箱体型设计改进成槽钢型。结果表明:副车架轻量化设计不仅在结构强度上满足设计的要求,而且最终使副车架的结构总质量减轻了120 kg,达到了轻量化10%的预订设计目标。     

基于有限元法的车架轻量化设计和仿真分析

为了研制一款车辆的新型车架,本文建立了车架的模型并利用有限元软件进行了仿真分析。结果表明加载过程中车架应力、应变和切应力完全符合车架要求。基于本仿真结果,车架设计得以顺利完成。     

基于有限元法的车架轻量化技术研究

车架刚度对车架结构的承载能力起着决定性作用,车架的模态特性关系到整车的舒适性,因此在保证足够的刚度和良好的模态性能前提下,对汽车车架结构进行轻量化设计具有重要现实和理论意义。本文以某SUV车架为研究对象,首先分析车架各部件灵敏度,选取优化部件;然后,根据结构优化设计理论,分别定义优化设计变量、约束函数和目标函数;最后,建立车架结构轻量化设计的数学模型,对车架结构进行尺寸优化设计。     

基于有限元法离心风机气动噪声预报研究

针对离心风机噪声试验研究成本大,产品设计生产周期长等问题,探究了离心风机辐射噪声数值模拟的准确性。基于声学有限元方法,采用数值计算与试验相结合的方式,通过FLUENT软件进行非定常计算得到声源信息,采用ACTRAN有限元法计算风机的气动噪声,并与试验值进行对比分析。研究表明,基频噪声仿真值与试验值分别为86.69,89 dB,误差在4%左右,总声压级分别为94.38,93.804 dB,误差为0.6%。因此声压频谱吻合较好,仿真值与试验值一致性较高,可以进行噪声预测。此外,对不同转速下风机对噪声的影响进行讨论,以验证预测分析的实用性。结果表明,叶轮转速升高,对其离散噪声的影响显著,随着叶轮转速提高,其压差变化越来越显著,所引起的旋转噪声越来越大,基频噪声升高了19.29 dB,声压级变化明显。因而,转速对离散噪声的影响较大,合理选择转速来控制噪声是一种简单有效的方法。通过上述研究的数值计算方法,可以一定程度上减小试验模型反复铸造、调试的时间和成本,为进一步优化风机气动噪声,降低噪声提供思路。     

基于有限元法的风机叶片裂纹分析及处理

叶片断裂和裂纹是旋转机械中普遍存在的一种安全隐患.本文应用大型有限元ANSYS软件,对某一型号的叶片裂纹的进行应力分布及轴向位移计算,通过分析叶片应力-时间函数曲线,得出应力集中加快裂纹扩展结论.同时,分析了导致出现裂纹和叶片断裂的多种因素,并提出了避免类似现象发生的若干建议.     

高效轻量化风机技术的探讨

介绍了风机技术的研究现状;分析了国产风机产品体积大、质量重及效率低的原因;从结构、材料及制造工艺等方面探讨了将传统固定式风机改造为高效轻量化风机的相关技术.     

混合灰色关联和有限元法的铝合金三明治板轻量化设计

汽车轻量化设计是实现节能减排的重要途径,为设计出性能优良的铝合金三明治货车防滑踏板,针对不同芯层结构的铝合金三明治板展开研究;建立了I型、V型、U型三种芯层结构的铝合金三明治板结构模型;应用有限元法对实际工况下I型、V型、U型三种芯层结构的铝合金板的应力、位移值进行分析,并基于灰色关联法建立以质量、最大挠度、最大应力为变量的综合性能评价函数,得出V型铝合金三明治板为优选结构;以上、下板以及芯层厚度为优化变量,质量最小化为优化目标,分别采用全局响应面法及可行方向法对V型铝合金板进行尺寸优化,并对优化结果进行对比分析,发现两种方法优化方式均有较好的优化结果,但基于可行方向法的迭代时间更短、效率更高,优化后铝合金板减重约29.5%,具有很好的应用价值。     

支持Web协同的轻量化三维设计框架的研究

计算机支持的协同设计(Computer Supported Cooperative Design,CSCD)是1种分布式的产品设计和开发模式,为用户提供问题讨论和求解的实时协同环境.基于富客户端技术(Rich Internet Applications,RIA)和JT(Jupiter Tessellation)技术,提出了1种面向中小型企业应用、支持Web协同的轻量化三维设计系统框架,并对系统框架以及关键技术进行了详细阐述.基于该框架,中小型企业能够快速部署基于Web的协同环境,并通过轻量化技术完成三维模型的转化,以适应同步协同设计的需要.最后,原型系统验证了轻量化三维设计的有效性,为协同设计领域的应用提供了一定的借鉴意义.     

基于有限元法的框架式压缩机基础动力分析

结合工程实例,采用有限元方法建立了框架式压缩机基础的计算模型,并对其进行了模态分析和谐响应分析.基于数值分析表明:基础存在绕机组转轴的回转振动,且水平与竖向振动耦合比较明显,其影响不能忽略.梁柱节点区域加腋可以提高结构刚度,高转速时对振动效应影响不明显.     

基于有限元法的离心风机叶轮强度分析与结构优化

对某风机叶轮进行应力强度和变形分析,并根据计算结果找出强度和刚度较薄弱部位分别进行结构改进,最终优化设计结果能使该叶轮强度有较高的安全系数,叶轮变形量减小.为叶轮结构设计提供了一种可行性改进方案.     

基于轻量化技术的电动小车设计

整车轻量化技术是当前车企非常关注的一个领域,它不但可以降低车辆的自重,而且还可以提升车辆的动力经济性和续航里程。项目结合当前车企主流的轻量化技术,通过车辆的优化设计探索打造以铝合金、碳纤维等轻质材料为主的电动小车,实现车辆的轻量化,从而进一步降低新能源汽车的成本并提高续驶里程。     

基于OptiStruct的驱动桥壳轻量化设计

驱动桥壳作为汽车的重要承载部件,必须满足刚度和强度的要求,传统的设计理念为了保证性能需求,一般采用冗余设计。通过CAD/CAE的一体化建模技术,采用三维数学模型与有限元模型之间的联合设计,基于OptiStruct的尺寸优化算法实现驱动桥壳的轻量化设计。利用CATIA创建驱动桥壳三维数学模型,导入HYPERMESH力学、动力学分析、疲劳分析验证驱动桥壳满足使用标准,再在OptiStruct求解器做优化分析,经过多次迭代计算,得到分析结果。优化后的桥壳成质量为152. 042 kg,减少了50. 075 kg,减重达到24. 78%,然后对优化后驱动桥壳进行分析,最后对试制的优化后桥壳进行疲劳台架试验,分析和试验结果表明,优化后桥壳满足试验标准,对同类型的轻量化设计有一定的参考价值。     

基于参数最优化的车架轻量化设计

为了寻求车架的最佳参数,对其进行参数优化设计。采用有限元模型,应用有限元分析软件ANSYS10.0对车架进行参数优化设计,得出车架的最佳结构尺寸,并对目前的车架提出了改进措施。     

微小型空间相机碳纤维整体式主框架轻量化设计

针对某微小型离轴空间相机结构紧凑、质量轻的设计要求,设计了一个高度轻量化的整体式碳纤维主框架。首先,根据空间相机具体功能的设计指标和光学系统,确定主框架的材料和结构形式,设计出碳纤维整体式主框架的基本构型。接着对铺层厚度参数化优化,并考虑碳纤维复合材料的制造约束,确定了主框架碳纤维铺层的厚度、比例。将参数化优化的结果进行离散化,进行碳纤维铺层顺序的优化,确定了最佳的堆叠次序,完成了碳纤维的铺层优化设计,实现了主框架的轻量化设计,解决了复杂碳纤维零件优化的问题。然后对设计完的碳纤维主框架结构代入整机有限元模型中,进行有限元仿真分析,验证主框架的性能指标。最后,将整机装配完成进行动力学试验,并与有限元分析结果进行对比验证。经过优化,碳纤维主框架的质量为4.5 kg,相机一阶频率为81 Hz,动力学试验得到的相机整机的一阶频率为78 Hz,仿真误差为3.7%,符合仿真结果,进一步说明了设计的合理性以及正确性。本文提出的空间相机碳纤维整体式主框架设计方法对微小型离轴三反式空间相机结构设计以及碳纤维零件的轻量化优化设计具有一定的借鉴意义。     

基于气穴性能的齿轮泵轻量化设计

为兼顾齿轮泵自吸能力、气穴性能和轻量化的性能要求,首先由建立的吸油腔的容积变化率,吸油腔内的介质压力等于介质本身的气穴压力,推导出齿轮泵气穴性能的评价指标;其次,以模数、齿数、齿顶高系数、变位系数、圆形吸口半径作为设计变量,以单位排量体积和最小吸油腔压力为双目标函数,进行优化设计;最后,进行了实例运算及分析。结果表明:优化后的齿顶最大圆周速度放大了37.7%,使得泵在齿形参数、转速上有更大的选取空间;圆形入口半径减小了19.3%,有利于泵总体体积的减小;单位排量体积较优化前减小了38.2%,实现了轻量化的目的等。基于气穴性能的优化设计,为后续的进一步研究,提供了理论依据。     

基于UGNX的减速器壳体轻量化设计

实现减速器壳体轻量化设计是节约成本、减轻能耗的有效途径。文中通过对二级减速器壳体原始设计进行静力学有限元分析,发现减速器壳体的静强度和安全系数远远小于许用值,导致材料严重浪费。在此基础上基于机械优化设计理论,采用几何优化设计方法,以减速器壳体壁厚、加强筋厚度以及上下凸台的壁厚为设计变量,以减速器壳体质量最小为优化目标,利用UGNX仿真环境对减速器壳体进行优化仿真计算。经过优化后,减速器壳体质量减轻了24.54%。此研究结果为轻量化设计提供了理论参考。     

基于APDL的挂车车架轻量化设计

多轴重载挂车的自重和载重都很大,开展其轻量化研究具有重要意义。以某组合式多轴重载挂车车架为研究对象,建立了其参数化优化数学模型,应用APDL程序语言,编制了车架优化设计文件,结合ANSYS所提供的优化方法,实现了车架的轻量化设计。研究表明了这种方法的实用性,为重型专用车的设计提供了借鉴。     

气垫船用垫升风机叶片轻量化研究

垫升风机作为海陆两栖作战艇只——气垫船的核心动力装备,其轻量化和可靠性是两个重要设计指标。轴流式垫升风机叶片质量仅为常规设计的1/4,且可靠性要求高,因此,叶片轻量化是轴流式垫升风机设计难点之一。目前,有关轴流式垫升风机叶片轻量化研究未见相关公开文献报道。本文根据某型号气垫船用垫升风机的设计要求,针对叶片轻量化,选材、强度计算、成型方法等方面进行了研究。研究表明:采用铝合金或碳纤维复合材料的叶片可以达到轻量化的要求,碳纤维复合材料叶片的安全性高于铝合金叶片且通过频率隔离裕度宽,采用一定方式铺层的碳纤维可达到固有频率高且强度好的效果。     

基于有限元法的直升机动力传动轴的设计

针对某型直升机传动系统的动力传动轴的两种设计构型,计算了动力传动轴两种构型的静强度和临界转速,得到构型Ⅱ动力传动轴是最优设计的结论。动力传动轴的静强度和临界转速计算方法为同类产品的研制提供了参考和依据。