基于有限单元法铰接式车身结构轻量化分析

针对某50t铰接式洒水车为研究对象,根据整车受力情况和铰接点受力特征,基于有限单元法建立罐体的动力学模型;以罐体轻量化设计为目标,各零件材料厚度作为设计变量,最大应力和变形量最为限定条件,开展优化设计,获取轻量化罐体结构;基于LS-DYNA对罐体进行瞬态动力学分析,分析制动行驶、水平转弯、右后轮过坑等三种典型工况下的运动状态,获取最大应力分布;基于优化后的实际车辆,采用应变片式应力测试系统,对有限元分析获取的应力较大部位进行实车测试,获取应力分布情况,并与仿真结果进行对比分析.结果 可知:满足应力和变形要求的前提下,罐体的重量减轻了17.61％;三种工况下,仿真分析获取的应力最大部位为隔板和底板相连接处,应力最大值为235.7MPa;实车测试的应力最大值发生部位与仿真分析结果一致,之间的误差在6％以内;实测值均小于优化前数值,表明优化方案是可行的,降低了极值点的应力值,表明仿真分析是可靠的.     

基于有限单元法车辆车体结构优化设计

铰接车可以提升车辆的转向性能,但车体受力情况复杂.针对铰接车进行整体受力分析,对不同的子结构重力分析进行分析,获取整车的重力点,在此基础上对前后车体在插入工况、前轮离地工况等进行受力分析;基于有限单元法建立前后车体的有限元模型,分析在整车满载前轮离地工况,前后车体的强度和变形分析,获取应力分布极值点,对设计方案进行检验;根据分析结果,对车体结构进行优化;采用直角应变片法,对优化后的车体应力分布进行测试,在后车体极值点粘贴应变片,获取应力变化曲线,对比测试值与仿真值之间的差异,以检验分析的可靠性.结果 可知:在插入工况和前轮离地工况,前车体和后车体的强度满足要求,但局部位置存在应力集中的现象,其中应力值较大的部位主要集中在后车体的上、下铰接板处;两处测点的最大值分别为121MPa和63MPa,与仿真值相比误差分别为3.45％和6.10％,均小于仿真值,表明优化方案是可行的,降低了极值点的应力值,同时也表明仿真分析是可靠的.为此类设计提供参考方案.     

基于拓扑优化重型自卸车后桥结构优化分析

重型自卸车后驱式布置使得后桥驱动桥壳和A型架成为重要的承载部件,需要承担各种来自车轮的力和力矩。根据重型自卸车后桥驱动壳结构特点,建立该模型的参数化模型,根据实际工况不同的极限受力工况进行载荷分析,并基于有限元进行结构优化分析。根据后桥结构的几何布局要求及极限工况受力特点分析,确定优化分析的条件及载荷工况,基于拓扑优化对其空间结构进行优化,获得不同工况的拓扑优化密度云图,据此对其几何结构进行重新布置。采用电测法对优化设计后的结果进行实车测试。对比分析可知:优化设计后桥结构的应力分布满足要求,整个结构的质量明显减少,而应力分布更加均匀合理;A型架的拓扑优化得到了应力分布合理的结构模型,在模型体积减少的同时还降低了最大应力值,两种满载工况均减小;实车测试与理论分析结果基本一致,验证了优化分析的可靠性,为此类设计提供参考依据。     

低地板车用牵引拉杆疲劳应力分析测试研究

对牵引拉杆的结构及疲劳强度进行分析计算。利用CREO软件对其进行三维建模,采用有限元分析软件ABAQUS对牵引拉杆进行强度分析,其疲劳工况分为3个阶段。研究结果表明:疲劳工况±35 kN下,有限元分析最大应力为35.32MPa,4个测点实际最大应力值为28.35 MPa;疲劳工况±42 kN下,有限元分析最大应力为43.17 MPa,4个测点实际应力最大值为35.28 MPa;疲劳工况±49 kN下,有限元分析最大应力为51.23 MPa,4个测点实际应力最大值为57.96 MPa。对比有限元和实际分析计算结果,整体满足疲劳载荷工况要求。     

重型自卸车车架结构强度分析与改进研究

针对TY型自卸车车架结构设计是否合理的问题,将有限元分析方法应用到车架结构强度分析中。首先对车架模型做了合理的简化,建立了基于Hypermesh的车架结构有限元模型,并分析了弯曲、扭转和举升等多种工况下车架的应力情况;针对举升工况下车架第四横梁区域应力集中现象,提出了相应的车架结构改进方案;将第4横梁及其上连接板高度相应的加高,重新布局该处的螺栓孔,并对改进后的方案进行了强度校核。研究结果表明:改进后举升瞬间车架的最大应力减小了71.8 MPa,举升45°工况下车架的最大应力减小了55.2 MPa,弯曲工况和扭转工况下车架最大应力也有不同程度地降低,避免了该区域的应力集中现象,验证了该改进方案的有效性,为后续车架结构的改进提供了参考依据。     

应用结构轻量化自卸式汽车货箱优化设计

较高强度和刚度、较强耐磨性且较低重量是对自卸式车辆货箱整体要求,综合运用材料力学、土力工程学原理及计算机仿真分析手段,对自卸车货箱进行优化设计。根据货箱结构及典型工况特点,对货箱进行有限元分析,各工况下货箱等效应力分布及形变情况。在保证结构强度基础上,通过更改加强筋形状及横截面形状对侧板总成进行结构优化设计;利用减少加强筋数目、改变加强筋位置对护板总成进行结构优化设计;通过结构优化,使货箱的质量下降15.6%。利用高强度钢板替代,使用HG70E、DOMEX700W替代传统Q235E,分别使货箱质量下降19.2%、22.6%。对各种材料货箱进行疲劳寿命分析,结果表明使用材料力学性能最好的DOMEX700W生产货箱,疲劳寿命最长;并采用试验方法对优化设计后货箱进行分析,验证分析可靠性;为此类设计研究提供参考。     

基于CEL方法油箱跌落过程结构动态应力分析

空投车辆着陆过程的冲击应力分布状态影响空投车辆油箱的服役可靠性。针对空投车辆跌落过程油箱结构的冲击应力规律研究，建立了充油75%的油箱有限元模型，采用CEL方法对油箱进行流固耦合计算，结合实车空投试验，分析了油箱本体动态应力分布以及液体状态。结果表明：跌落冲击过程，油箱壳体与内部隔板翻边搭接位置处应力最大；油箱底部橡胶缓冲垫是降低油箱结构动态应力的有效形式，缓冲垫接触面积达到原来的四倍，油箱结构动态应力下降10 MPa。研究结果对空投车辆油箱服役可靠性提升有重要的理论指导，也可为空降车空投结构设计与校核提供理论依据。     

高速列车设备舱底板的振动特性研究

为了优化设备舱底板的振动疲劳特性,建立了刚柔耦合多体动力学模型,分析了在武广谱载荷谱的线路条件激励下,底板关键位置的振动和车速的关系。研究发现,车辆设备舱底板的振动总体趋势是随着速度的增加而增加,但是在250km/h的时候,纵向振动幅值会比300km/h的要大。根据动力学仿真结果提取出载荷的大小,进行了有限元强度分析,得到了底板的最大应力和开孔位置的最大应力。滚动台试验数据和仿真结果一致,验证了模型的正确性。最后对底板进行了优化,加厚设备舱底板的厚度。对比发现,优化后的整体最大应力由8.78 MPa减小到4.79MPa,开孔处的最大应力由1.65MPa减小到0.95MPa,底板的强度性能得到了大幅度提高。     

液压支架关键部位数值模拟研究

利用数值模拟软件对液压支架整体受力情况进行研究,发现在顶梁偏载工况下与立柱接触的顶梁柱帽位置出现最大MISES应力值为608.8 MPa,最大位移为7.59 mm;而在顶梁扭转工况下顶梁上最大应力值为整机中的最大值,为750 MPa,最大的变形量为13.1 mm,同时通过对虚拟焊接下MISES应力值与一体化处理下焊缝应力值进行比较,确定了液压支架薄弱位置,为设备优化提供一定的保障。     

基于数值仿真与优化的老年人起居椅结构设计

针对老年人独自起居生活不便的问题,设计了一款老年人起居椅,根据企业关于实物样机测试的要求进行有限元数值模拟分析,检验结构在静态测试载荷和冲击测试载荷作用下的力学响应,结合静态结构分析时强度的不足以及瞬态结构分析时应力的集中位置对结构进行优化设计,优化后的结构在静态测试载荷下的最大等效应力由352.8 MPa降低至126.8 MPa,在冲击测试载荷下的最大等效应力由184.2 MPa降低至153.2 MPa,起居椅的强度和刚度得到了较大提升,制作实物样机并进行功能验证和样机力学性能测试,得到了满意的结果。研究结果表明,优化设计后的结构能够满足设计要求和测试要求,从客观上验证了有限元分析的有效性,这为其他部分的设计提供了重要参考,也有利于缩短产品的研发周期。     

某三缸发动机连杆有限元分析

应用有限元分析软件abaqus对某三缸汽油机的连杆进行了静强度分析,通过有限元分析,可以得到连杆在最大爆发压力工况(压应力)和最大惯性力工况(拉应力)下的应力分布情况。从分析结果可知,在最大爆发压力工况(压应力)下,应力主要集中在连杆小头与连杆杆身的过渡圆角处,最大应力值为659 MPa;最大惯性力工况(拉应力)下,最大应力为489 MPa,最大应力出现在螺栓孔位置。在两种工况下,连杆最大应力均低于材料的屈服强度745 MPa,满足强度要求。应用fe-safe疲劳分析软件对连杆进行疲劳强度分析,得到了连杆的疲劳安全系数的云图分布情况,该三缸汽油机连杆疲劳安全系数均大于1,满足疲劳强度要求。     

基于ABAQUS的煤矿钻机铰接结构力学分析

铰接销轴结构是煤矿钻机支撑稳固部件的重要构成部分之一,该结构的有效承载性能直接影响煤矿钻机的工作稳定性以及钻探质量。针对钻机支撑稳固中铰接结构的使用情况,利用ABAQUS有限元分析软件完成对坑道钻机铰接结构有限元简化模型的建立,依据实际工况确定了铰接结构有限元模型中的接触面和载荷等参数,通过ABAQUS中的静力学模块对此结构模型的受力进行了分析求解,最终得出铰接结构工作中的应力分布和受力大小,为煤矿钻机中的铰接结构优化问题提供一定的参考依据。     

不同加载下的TBM刀盘瞬态动力学分析

以滚刀破碎岩石时所受冲击载荷作为瞬态载荷输入,运用有限元软件分析得到了刀盘承载规律与承载的薄弱位置并与静力学分析结果相比较。结果表明:支撑筋与法兰连接处应力存在大幅度的突变,冲击载荷对刀盘应力大小影响明显,且最大等效应力大于静力学分析结果。     

基于ADAMS矿用自卸车液压举升系统优化设计

矿用自卸车的主要实现短距离内散料的运送,举升系统的性能好坏,将直接影响整车的工作效率。基于某款矿用自卸车举升液压系统的结构和工作原理,该系统采用后置直顶式多级伸缩举升油缸,在ADAMS/View中建立举升油缸的仿真模型,在ADAMS/Hydraulics中建立液压系统模型,将二者联合起来实现机械机构与液压控制之间的耦合,搭建整个液压举升系统的分析模型。引入"倾卸线",建立平装满载举升工况仿真模型。以最大举升力和举升缸最大长度为目标函数进行优化设计,考虑6个约束条件对举升液压系统进行优化设计,并在将优化结果在实车进行测试。分析结果可知:整个举升回落工作过程中,举升油缸无杆腔内出现的油压峰值个数与系统举升缸的级数n之间存在一定线性关系,即为2n+1个;发动机转速越高,举升系统内的油压冲击也就越大,冲击大小由油缸的结构特征决定;试验结果表明举升过程共用了47.2s,举升泵总排量为148.51ml/r,举升过程中无杆腔内油压一直未超过2MPa;试验结果与仿真分析结果一致,为此类车辆液压举升系统设计提供参考。     

基于有限单元法驾驶室防翻保护结构性能分析

防滚翻保护装置（ROPS）设计的可靠性,直接影响驾驶员是否能得到有效的保护。根据实车尺寸和视野要求,进行ROPS结构设计和挠曲极限量DLV设计;利用UG建立驾驶室三维模型,并建立有限元分析模型;根据国家标准关于ROPS的规定,对驾驶室翻滚保护的安全性进行分析,重点对不同方向的承载进行分析;基于驾驶室翻滚测试试验台,选取侧向加载进行测试,验证模型分析的可靠性。结果可知：当侧向力增加到140kN时,驾驶室吸收的能量为16672J,满足最小能量吸收能力要求;侧向载荷加载时,应力和位移均出现最大值,分别为372MPa和11.86mm,满足材料承载和能量加载要求;试验获得侧向加载时的最大应力和最大位移,满足材料和设计尺寸的要求,且与仿真结果的误差均小于4%,表明仿真分析模型是可靠的。所设计的防翻保护装置可以起到保护作用,为此类设计生产提供参考。     

基于HyperWorks的除雪车车架有限元分析及优化

车架是除雪车重要的零部件,通过UG软件建立车架的三维模型,并导入到HYPERMESH软件中进行有限元分析,得出了车架在弯曲和扭转工况下的应力及位移分布情况。结果显示车架满足弯曲工况下的使用要求,但是在扭转工况下分析的最大应力值765.9 MPa大于材料的屈服强度。对车架结构重新设计,优化后的车架在扭转工况下最大应力值降为546.3 MPa小于材料的屈服强度700 MPa,满足在此工况下的安全使用要求,这对车架研究人员有着重要的意义。     

镁/钛异种金属冷金属过渡焊接头应力场的有限元模拟

利用ABAQUS有限元软件建立了镁/钛异种金属冷金属过渡焊接头的有限元模型,对焊接过程中接头的应力场进行了有限元模拟,分析了不同的焊接参数和约束条件下应力场的变化规律,并对模拟结果进行了试验验证。结果表明:随着焊接过程的进行,焊缝处的横向应力和纵向应力均由压应力向拉应力转变;在焊接接头完全冷却后,镁侧的最大横向残余拉应力值为88MPa,钛侧的为192MPa;在焊接接头完全冷却后,焊缝两侧的纵向残余拉应力峰值基本相等,大约为220MPa,钛侧的纵向残余压应力值较大,最大值为265 MPa;采用耦合约束后,模拟得到的残余应力值与试验测试结果更接近。     

基于Automation Studio工程车辆铲斗举升机构特性分析

举升工作机构是工程车辆铲斗实现货物装卸的重要保证,同时受力情况也比较复杂.针对工程车辆的举升工作机构进行分析,基于铲斗举升机构的受力分析,获取整个过程中主要缸体和结构的载荷和工作行程变化特点;在理论分析的基础上,基于Automation Studio对举升机构进行液压系统建模,对举升缸和倾翻缸的主要参数进行设计,分析满载工况,两个缸体的位移和压力变化;采用5060液压测试系统,对某实车举升机构进行测试,获取主要缸体的行程、动作时间及最大载荷,与仿真分析结果进行对比.结果 可知:整个举升过程中举升缸最大行程为837.5mm;倾翻油缸所受最大载荷为410.51kN,发生在铲斗开始撬动时;整个作业过程满足实际工作时间的操作要求;实车测试与仿真分析之间的误差小于3％,表明分析结果是可靠的,油缸的实际工作行程均小于仿真分析值,表明实际中油缸达到最大位置时,仍有一定的富余量,保证各油缸活塞不发生触底现象.为设计应用提供参考依据.     

8级风载下大功率碟式太阳能双轴跟踪机构承载特性分析

以25k W碟式太阳能电站为例,建立了其双轴跟踪机构的有限元模型,开展了基于数值风洞模拟的风载荷分析,利用有限元分析软件ANSYS数值计算了双轴跟踪机构在最不利工况下的位移特性和应力分布,得到了作为机构关键承载部件的回转支撑座、高度角伸缩机构支撑板以及支撑桁架处于最不利工况时的应力应变情况。结果表明:在8级风作用下,且机构处于最不利工况时,斯特林热机安装位置处具有较大位移,回转支撑座的最大应力在(220~275)MPa之间,支撑板的最大应力则达到了525MPa,但均在所选材料许用应力范围内;而现有结构和材料下支撑桁架则不满足设计强度要求,为此提出了一种满足承载要求的支撑桁架设计方案。所做研究为双轴跟踪机构进一步的优化设计及相关研究提供了依据。     

300 t履带起重机臂架应力分析与测试

履带起重机臂架是重要的承载构件,变截面处承受轴向载荷和弯矩引起较大应力,在长期使用过程中易存在开裂的可能.为深入了解工作状态中臂架结构实际受力情况和应力分布规律,对300 t履带起重机的标准型主臂进行实车应力测试,获取典型工况下危险截面测点应力值.根据该起重机的常用载荷工况,采用非线性计算方法对不同工况下的起重臂架进行...