基于新型梁单元模型的薄壁弯梁耐撞性优化

以矩形截面Z型薄壁弯梁为例,引入新型梁单元参数化模型建模方法,通过对薄壁梁进行碰撞分析提取了塑性铰的弯曲刚度特性曲线,将参数化后的弯曲刚度特性曲线赋予梁单元简化模型,实现了梁单元模型对壳单元模型的等效替代。在此基础上,应用均匀拉丁方试验设计方法,选取一定数量的参数样本点,建立了设计变量与弯曲刚度曲线参数之间的响应面近似模型,并采用连续二次规划的优化算法对梁单元模型进行了耐撞性优化。结果表明,采用新型梁单元简化模型代替详细的壳单元模型进行优化分析是可行的。     

组合薄壁直梁的耐撞性研究

针对汽车前部纵梁结构的耐撞性要求,设计了在矩形空心管内部填充成组圆管的组合梁结构,研究了组合直梁在轴向冲击载荷下的能量吸收与变形特性,并进一步研究了填充圆管直径和长度等参数变化对组合梁的性能影响。结果发现,矩形薄壁梁内部填充圆管以后,结构的碰撞吸能特性得到较大程度的提高;通过合理的改变填充圆管的数量和长度,可以较好地调整结构压溃过程中的碰撞力峰值载荷和均值载荷。     

基于有限元法和Taguchi方法的移动硬盘耐撞性能稳健设计

运用Taguchi参数设计方法,提出了基于数值模拟的移动硬盘跌落冲击耐撞性能稳健设计方法。以6.3cm(2.5in)移动硬盘为研究对象,建立了基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA的移动硬盘跌落冲击三维有限元模型。分析了关键结构参数对移动硬盘耐撞性能稳健性的影响,进行了移动硬盘耐撞性能稳健设计,获得使磁盘盘片接触面等效应力对地面硬度变化具有稳健性的最优参数水平组合,并进行了仿真试验验证分析。该方法为改进设计提高移动硬盘耐撞性能提供了理论依据。     

电动汽车正面碰撞结构耐撞性分析及优化

针对某电动汽车前机舱吸能不足,前纵梁后端抗弯性能薄弱等问题,参照法规及C-NCAP要求,运用Hypermesh和LS-DYNA软件建立了全宽正面碰撞有限元模型,并对该电动汽车前机舱进行了耐撞安全性分析.采取了“改变前纵梁内部加强板的位置、并改变相应焊点”的优化措施,对优化前后的机舱吸能、刚性墙撞击力、车身加速度、前纵梁抗弯性能等进行了比较.仿真计算结果表明:在几乎没有增加成本的前提下,该结构在优化后碰撞吸能提高3.5％,刚性墙撞击峰值力降低11.73％,峰值加速度降低3.8％,左纵梁后端抗弯能力提高28.6％,右纵梁后端抗弯能力提高4.7％,实现了良好的优化效果.     

基于汽车轴向耐撞性的前纵梁设计与优化

以某车型纵梁前段轴向耐撞性为优化目标,采用局部加强的方法对截面形状进行改进,增设轴向梯形槽。对改进前、后的前纵梁进行轴向碰撞仿真,并以梯形凹槽的特征尺寸为设计变量,利用序列近似优化方法对模型进行优化。结果表明,改进后的前纵梁的耐撞性得到了加强,从而为进一步提高整车耐撞性提供了参考。     

变截面S形薄壁梁的设计与耐撞性研究

为了提高汽车前纵梁结构(S形薄壁梁)的耐撞性能,引入变截面设计思想对S形薄壁梁进行研究。基于LS-DYNA有限元分析软件,在轴向动态冲击载荷下开展变截面S形梁数值仿真,研究横截面轴向变化率、横截面几何形状和加强筋对变截面S形梁的耐撞性影响。结果表明,变截面S形梁与等截面S形梁相比在结构吸能方面有较大提升,合理设计横截面轴向变化率、横截面几何形状和加强筋可以显著地提升结构的吸能效果,为汽车吸能部件的设计提供重要参考     

材料特性参数对金属薄壁元件耐撞性的影响

利用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件对同种材料、不同材料特性参数的金属薄壁元件进行了碰撞仿真,研究了材料特性参数对金属薄壁元件耐撞性的影响规律。结果表明:弹性模量、屈服应力及剪切模量对金属薄壁元件耐撞性的影响较泊松比大。     

杨桃启发的仿生星形薄壁结构耐撞性研究

薄壁吸能结构在航空航天和交通运输等领域发挥着重要作用。受具有出色抗压特性的杨桃果实启发,设计了仿生星形薄壁结构。通过有限元仿真、实验和理论分析结构变形和吸能机制,讨论截面形状和几何参数对薄壁结构吸能特性的影响。探究了层级设计与加强筋配置对星形薄壁结构耐撞性的优化效果。结果表明,星形薄壁结构具有规则的渐进折叠变形机制,其比吸能、压溃力效率等耐撞性能大幅优于常见截面的薄壁结构,具有良好的工程应用潜力。     

基于虚拟技术的汽车车身耐撞性研究

运用虚拟试验软件对汽车车身侧面进行耐撞性虚拟试验,通过虚拟试验来再现汽车车身侧面的变形情况.通过对虚拟试验与实车车身侧面耐撞性试验结果的比较分析,从而验证对汽车车身侧面进行耐撞性虚拟试验结果的有效性,为我们从理论上分析汽车车身耐撞性提供依据.     

基于仿方竹结构的薄壁管耐撞性分析及优化

薄壁金属管是发生碰撞时为安全性所设置的关键吸能构件.为了提高薄壁管结构的耐撞性,结合方管的易安装性和圆管的稳定性,基于方竹结构对薄壁管截面进行耐撞性分析和仿生优化设计.通过对方竹结构的原型分析,利用ABAQUS搭建了仿方竹结构薄壁管有限元分析模型,在对模型进行试验验证的基础上,以壁厚、肋长为研究参数对仿方竹薄壁管耐撞特...     

基于有限元的平压装置分析及优化

为满足燃料电池膜电极等柔性电子器件的生产工况,对一种精密平压装置进行了建模和有限元分析,提出了优化模型。首先,对装置模型进行静力学分析,根据变形和应力分布情况,提出零/部件形状和尺寸优化的目标。其次,通过对部分组件的形状优化分析,获知其形状的优化趋势。再次,对装置模型进行模态分析,结果表明,装置的1阶固有频率较低,确定了对装置模态影响较大的组件。最后,设计了一种整体结构的优化方案,该方案在满足燃料电池膜电极生产工况要求的同时,使平压装置减重达10%,1阶固有频率提高约9%。     

基于MSC.PATRAN/NASTRAN的变密度法拓扑优化系统

自行开发结构优化软件存在着人机界面和结构分析功能不足的缺点.将变密度拓扑优化方法与有限元计算软件(MSC.PATRAN/NASTRAN)相结合,在DELPH16环境下开发了一种可用于复杂结构的拓扑优化系统.以NASTRAN为有限元解算器,以PATRAN为前后处理器,在已知机翼结构气动外形、边界条件、载荷等情况下,使用该系统对一个三维连续体机翼结构进行拓扑优化,得到主承力结构的最优结构形式,拓展了PATRAN/NASrRAN的结构优化功能.算例结果表明,该系统计算结果准确、使用方便,适用于大型复杂结构的拓扑优化问题.     

基于有限元方法的支承法兰盘结构优化研究

重载变速箱支承法兰盘的结构设计对节约成本、减小箱体整体重量有着重要的影响。基于支承法兰盘的结构特征,通过目标函数的建立、设计变量的选取以及约束条件的确定建立了优化设计的有限元模型,并对法兰盘进行了静力分析。在结构轻量化的目标下,通过对法兰盘进行优化分析,得到了法兰盘安全、可靠的结构最优尺寸,减少了材料的使用。对优化后的模型进行了安全校核,验证其完全满足设计要求。该分析方法对法兰盘结构尺寸的优化具有一定的参考作用。     

基于有限元分析的结构优化设计方法

提出了利用ANSYS优化分析功能对结构进行优化分析的方法,通过十杆桁架的优化分析介绍了用有限单元法解决实际问题,实现优化设计的全过程,说明了用ANSYS优化分析功能实现结构优化分析的可行性,从而为其它复杂结构的优化分析提供了新的方法和科学依据。     

基于SIMULATION的龙门横梁有限元模态分析

本文针对数控钻床的龙门横梁建立了动力学模型,采用有限元方法,以SIMULATION有限元分析软件为平台对动力学模型的固有频率和振型进行求解,得出比较精确的、直观的结果,为数控钻床的动态响应分析、振动稳定性分析奠定了基础。     

采用有限元分析的圆柱齿轮磨齿机冷却系统优化

为在设计阶段对大型精密磨齿机的冷却系统进行优化,减小机床热变形,在对磨齿机整机边界条件进行分析的基础上,应用通用有限元软件,建立了磨齿机的热变形有限元模型,并对其进行热变形分析计算,仿真结果表明,通过优化冷却液流道,可以使机床温度分布更加均匀,有效地减小机床热变形;冷却液温度对于机床热变形影响很大,当机床的冷却液温度与环境温度之差在2℃以内时,机床热变形相对最小.分析结果对圆柱齿轮磨齿机的设计定型及改进具有重要的参考意义.     

基于ANSOFT有限元分析的静电涂油机刀梁电极结构优化设计

按照静电涂油机涂油室的结构特点和实际工作条件,利用ANSOFT软件建立了涂油室的有限元电场模型,然后结合实验室最新的实验现象对涂油室上刀梁电极进行高压电场有限元分析和结构优化,分析刀梁尖端附近附加介质时电场的分布规律及场强最大值变化特点,得到刀梁电极的优化结构.优化后结构可以明显降低涂油机工作时电极所加电压,为静电涂油机今后的改进提供了一定的依据.     

Improvement of energy-absorbing structures of a commercial vehicle for crashworthiness using finite element method

This paper describes the results of the frontal crash simulation of a commercial vehicle using the nonlinear finite element method. The dynamic responses of the vehicle during the frontal crash at 48.3 km/h and 8 km/h are presented. In the developing stage of the design the structure of the front longitudinal beam is optimized, hence the amount of energy absorbed increases greatly. In the test stage of the whole vehicle, the data of the simulation predict that the hinge of the engine hood would fracture during the crash. This fact has also been validated by the test. The failure of the engine hood hinge would be a danger to both the driver and the passengers. So, according to the simulation, the structure and material of the engine hood and hinge are modified. As a result the deformation mode of the engine hood is improved accordingly.     

有限元与EXCEL结合计算大型梁单元结构

以某架桥机前支腿的结构分析为算例，介绍了用有限元软件与EXCEL相结合对大型梁单元结构进行强度、稳定性分析的过程，该方法能明显缩短计算时间、保证计算精确度。