基于Ansys Workbench的快装箱多目标优化设计

目的研究快装箱在压力作用下的静态特性,并对其结构进行多目标优化设计。方法通过Ansys Workbench建立快装箱的几何模型和有限元模型,对快装箱进行静态分析。以快装箱的各箱板厚度和各钢边厚度为设计变量,以快装箱的质量、最大变形量和最大等效应力为目标函数建立多目标优化的数学模型,对快装箱进行多目标优化设计,并且分析对比优化前后的结果。结果通过分析获得的优化前后快装箱的箱板厚度和钢边厚度都有所减小,在保证强度和刚度的条件下,使得总质量减少了9.018%。结论经分析快装箱的多目标优化设计是合理的,在满足使用要求的前提下,减少了总质量,节约了材料,降低了成本。     

基于有限元分析的瓦楞机支撑侧板结构优化设计

目的研究瓦楞机支撑侧板在复杂应力作用下的动态特性。方法通过Pro/E建立瓦楞机支撑侧板模型,运用有限元分析方法对侧板原结构和优化后的结构进行模态分析,并将前后模态分析结果进行对比。结果得出了侧板原结构和优化后的结构的前5阶固有频率和模态振型图,分析结果显示侧板原结构产生了扭转振动、摆动和弯曲变形,优化后的侧板结构变形减小,刚度增加,固有频率提高约25%,质量减轻约83 kg。结论侧板结构优化是比较合理可靠的,可以为结构优化设计提供一定的参考依据。     

航空发动机燃烧室帽罩变压边热成形技术

目的 提出帽罩零件真空环境变压边热成形新技术,解决航空发动机燃烧室帽罩零件冷成形回弹大、精度低、内部应力大,以及热成形壁厚不均、氧化严重等问题。方法 利用有限元仿真和工艺试验相结合的方法,选用GH3625高温合金板材研究变压边热成形过程中压边力加载路径对帽罩成形质量的影响,分析热成形模具热膨胀与回弹变形对帽罩尺寸精度的影响,建立考虑热成形、变压边力加载及模具补偿的成形方案。结果 在900 ℃条件下,帽罩热成形力相比室温下降低约70%,内外径回弹量分别降低约67%和59%。基于几何特征优化的压边力加载路径有助于减小零件型面的回弹。结合回弹变形和热膨胀变形补偿,确定模具总补偿量为内径?0.49 mm,外径?0.62 mm。工艺试验结果表明,采用模拟所确立的成形方案成形的帽罩质量较好,尺寸精度达到IT9级,型面精度在0.2 mm以内,切边后回弹量为0.1 mm,与有限元仿真结果吻合较好。结论 建立的有限元模型和变形补偿方案可以有效地优化帽罩的工艺成形过程,所提出的变压边热成形技术能够显著降低高温合金变形抗力和回弹,可以解决高精度帽罩零件成形制造难题。     

屋顶盒包装机顶封曲臂的优化设计

目的对屋顶盒包装机的顶部封口机构曲臂进行优化设计。方法首先,通过ADAMS求解初始曲臂在工作时的极限载荷,利用Hyper Works中Opti Struct模块对初始曲臂进行准静态分析,得到模型应力云图与位移云图,根据分析结果确定基于相对密度法的结构优化模型。然后,应用Opti Struct创建以最小体积为目标函数的全局响应,以最大应力和最大位移为约束条件的、与子工况相关的响应,从而进行拓扑优化。最后,利用ABAQUS对优化后的模型和连接件进行非线性有限元分析校核。结果优化后模型的质量减少了0.67 kg,最大应力值为48.71 MPa,位移最大值为0.04 mm。结论对封口机构曲臂进行拓扑优化设计可行,不仅可以减少质量成本,也能满足结构的刚强度要求。     

梁底悬挂运梁设备中悬挂装置的设计分析与优化

在架设大型桥梁时,可使用梁底轨道悬挂式运梁设备。本文根据使用要求,首先设计出梁底悬挂运梁设备中悬挂装置的机械结构,由悬挂梁、行走轮组和长销轴组成。通过Solidworks软件对悬挂装置进行三维实体建模,然后使用ANSYS Workbench软件中的静态结构进行有限元分析。通过静力学分析,得到模型整体变形和等效应力结果,其变形量满足使用要求,但存在4处应力风险区域。根据应力分布云图,对悬挂装置中的悬挂梁的结构进行了优化改进,改进后应力分布更加均匀,整个装置的最大变形量和最大应力皆减小,最大变形量为0.63 mm,最大应力为162.6 Mpa,同时悬挂梁的质量减小。整体达到了优化设计的目的,有助于悬挂装置的进一步设计与优化。     

强夯机臂架应力测试与结构优化

针对强夯机臂架在复杂工况下结构强度冗余、应力集中、材料耗损大等问题,利用有限元的原理和方法,基于NX平台,建立某型号强夯机模型,确定工作载荷,得到臂架结构多个恶劣工况下变形和应力分析云图;以Optistruct为优化解算器,对臂架结构进行多工况下的优化设计．实验结果表明,运用应变电测方法的15个测点获得的实验数据与有限元分析结果误差值小于15%．优化结果满足安全性要求,优化后臂架载荷分布更加合理,最大位移和应力分别减小6.42%和12.48%,节省材料2.38%．     

EPS泡沫包装箱有限元分析与优化设计

目的为了节省泡沫包装箱设计和制造时间,减少材料浪费,以提高使用性能。方法首先在UG中建立所选取的销量较好的3种EPS泡沫包装箱模型,然后导入Abaqus中进行结构静力学分析,最后根据分析结果对包装箱结构进行优化设计及结构静力学分析。结果得到了3种样品模型和优化模型的应力分布云图,3种样品模型最大应力均位于箱盖与箱体接触区域,箱盖中心区域变形最大。结论优化设计后的模型最大应力减小,应力分布更加合理。     

3UPS+1RPU非对称并联机构的刚度与模态分析

目的针对自动化包装过程中需要搬运重物和高工作精度的特殊应用要求,运用有限元法对3UPS+1RPU并联机构进行刚度与模态分析,找出机构刚度的薄弱环节和共振频率。方法首先运用Solid Works建立三维实体模型,然后导入到Ansys Workbench软件进行有限元分析。结果通过静力学分析,得到了机构在某一工作位置时,2种不同受力情况下机构整体的变形云图、应力云图。然后进行模态分析,得出3UPS+1RPU并联机构一到六阶固有频率分别为34.5,35.8,50.1,523.9,526.7,528.8 Hz,以及各阶频率下的振型。结论找到了机构刚度的薄弱部位,并证明了机构的静刚度满足设计要求;找出了机构运动过程中易发生共振的位置,从而可有效避免或抑制机构运动工程中的共振现象。     

激光转台芯部结构动态特性研究与优化

以有限元分析与模态分析理论为基础,结合有限元分析软件,建立激光转台芯部结构的有限元分析模型,并分析其动态特性,分析结果表明结构设计基本合理,但需进行优化处理.利用结构优化理论,建立芯部结构的优化数学模型,并对其进行优化.在保证结构的最小一阶固有频率和最大静态变形的基础上,使芯部结构的质量减轻了41.43%,结构的一阶固有频率变化了17.10%.最后,对优化后的模型进行静力学和动力学校核,结果比较理想.     

中空复合材料结构件模态分析

提出了2种中空结构的碳纤维复合材料结构件,包括通孔结构[结构件(1)]和在结构件(1)通孔的最高处增加1个4mm宽的筋结构[结构件(2)]。利用ANSYS有限元软件对2种结构件进行模态分析,得到了结构件在不同结构形状下层压材料的应力应变云图,通过模态扩展,得到了对应结构件的变形量。结果表明,结构件的最大应力发生在靠近根弦的地方,对比2种结构件,中空孔添加4mm的支撑筋后,最大变形量从57.3mm减小到13.9mm,刚度提高了75.77%。     

25MN电极压机压制过程模拟及模具的结构优化

目的 针对25MN电极压机压制自耗电极过程中模具发生断裂失效这一问题,利用数值模拟的方法分析模具产生断裂失效的原因,并对模具结构进行改进。方法 首先建立了压机模具的三维模型,利用有限元分析软件Deform-3D对自耗电极的压制过程进行了数值模拟。其次通过对压制出的电极块密度、电极块表面等效应力以及电极块表面温度等进行综合分析,找到模具结构的薄弱位置,并对其进行了结构优化改进。最后利用有限元分析软件ANSYS Workbench及Deform-3D对改进前后的模具分别进行了约束模态对比分析及自耗电极压制过程的对比分析。结果 在工作过程中,电极压机的顶模比底模更易产生断裂失效,其薄弱位置分布在左右两侧的尖角部位。优化后顶模的各阶模态变形量均小于优化前的各阶模态变形量;优化后的顶模压制出的电极块相对密度更大,由原来的0.89增大为1,电极块的致密性更好;电极块表面温度降低,顶模发生塑性变形的概率减小;顶模尖角内侧受电极块的反作用力减小,发生断裂失效的风险降低。结论 上述研究结果验证了本文对顶模结构优化的合理性,并为电极压机模具的结构优化提供了一定的理论参考。     

Optimization Design for Drum of Prepress Device

Structural design for a drum of a CTP device and modal analysis by means of ANSYS workbench have been done to get the first four natural frequencies and vibration models.Natural frequency and maximum deformation of drum as the optimization goal,three kinds of proposals are put forward based on the weak area of the drum.By means of adjusting static balance and adding thickness,an optimal project 3 is determined the best in the three kinds of proposals.The first natural frequency of the drum optimized is increased by 33.1% than that before optimization,the maximum displacement is reduced by 23.2%.Testing the result of simulation meets image high quality requirements,dynamics analysis and structural optimization are realized.     

激光增材制造无人机框梁结构拓扑优化设计及刚度分析

目的 以选区激光熔化成形(SLM)无人机接头框梁结构为研究对象,研究不同工况条件下零件的变形分布情况,对原零件进行拓扑结构优化,并对优化后的零件进行二次静力学验证。方法 以AlSi10Mg铝合金粉末为原材料,利用Ansys Workbench软件的Mechanical模块对SLM成形接头零件4种工况下的静力学刚度行为进行有限元仿真。采用变密度法进行拓扑优化,以刚度最大化为目标、保留质量40%为响应约束进行结构优化,根据拓扑优化密度云图设计孔洞位置及尺寸,对模型进行重构,并在Ansys Workbench软件中进行二次静力学刚度仿真。结果 在4种工况条件下,接头零件弯曲时最大位移位置在上耳片边缘,除工况A外,其余工况均呈现沿z轴正向变形的趋势。在工况B下,总变形最大为0.289 mm,优化后为0.626 mm。优化后的零件使上、下耳片变形程度差异显著减小,最大变形差由0.128 mm减至0 mm。结论 不同位置接头零件的变形演变规律不同,几乎不存在扭转变形,主要是框梁结构的竖直弯曲变形,经拓扑结构优化后零件变形总体趋势并未改变,但整体结构的稳定性和一致性得到了显著提高。     

基于Ansys Workbench的特殊高速绞龙螺旋设计

目的通过分析高速绞龙螺旋的设计要求,研究高速绞龙螺旋的实际工作条件,确定高速绞龙螺旋的结构设计参数。方法运用SolidWorks三维建模软件建立三维几何模型,并导入Ansys Workbench有限元分析软件中,对其分别进行静力学分析和模态分析。结果通过仿真分析和优化,高速绞龙螺旋结构的质量、总变形量和等效应力都减少了10%以上。结论通过对高速绞龙螺旋结合实际工作条件的仿真分析和优化,确定了高速绞龙螺旋的材料、内径和转速等参数。     

基于复合优化方法立式数控加工中心的多目标优化设计

为实现加工中心动静态性能不低于优化前性能,达到整机重量最轻的要求,本文提出了一种复合优化方法来研究多变量、多约束和多目标的数控加工中心优化设计。采用有限元分析和实验模态测试方法分析各大件动态性能,并验证了有限元模型的精确性。然后以该有限元模型为基础进行静态分析,得出各大件的最大变形及应力等。以柔度为目标,采用变密度法拓扑优化设计立柱结构的外形框架;以固有频率为目标,基于元结构的可适应性动态优化方法设计加工中心的筋板结构;以固有频率和质量为目标,基于响应面法的尺寸优化确定各结构的最优尺寸。最后将优化后的各大件进行整机装配,分析校核整机动静态性能。分析结果表明,优化后的整机在保证加工中心动静态性能的条件下,整机质量从12749kg减少到12127kg,减重达到4.9%,达到了整机的优化设计要求,说明该方法具有较高的精度和较强的工程实用性。     

顶盖内板拉深工艺分析及模具设计

根据顶盖内板的结构特点,分析了零件的冲压工艺性,确定了成形步骤.为获得成形质量良好的零件,以有限元模拟软件Autoform为平台,对零件的拉深成形过程进行了模拟.以模拟结果为依据,指导并详细介绍了各个工序模具的设计要求和整体结构.生产试验表明:有限元模拟结果准确度高,模具设计合理,结构可靠,能保证零件的成形质量,满足批...     

伺服机械压力机机身结构优化设计分析

目的 针对当前伺服机械压力机机身质量与结构分配不合理、刚度不足的问题,以6 000 kN闭式伺服机械压力机机身为研究对象,对该闭式伺服机械压力机机身进行重新设计,以实现提高机身刚度和轻量化的目的。方法 首先进行机身静力学分析,确定拓扑优化空间,获得压力机机身优化分析边界条件;然后采用变密度法对压力机机身进行拓扑优化分析,选择合适的密度阈值,获得机身的拓扑优化结构。为了便于加工制造,减少制造成本,基于该优化结构并考虑可制造性重新设计机身结构。最后,通过有限元仿真分析和机身刚度测试试验,对比优化前后机身的刚度。结果 优化后的伺服机械压力机机身质量减轻了10.9%,一阶模态频率提高了3.74%,机身刚度提高了约28%。结论 通过对伺服机械压力机机身结构进行优化设计,解决了高刚度机身设计的工程问题,为伺服机械压力机生产制造提供了一定的理论和技术支撑。