考虑不确定性的柔性机构拓扑优化设计

柔性机构在制造和运行过程中会存在各种不确定因素。基于多椭球凸模型描述,考虑荷载及材料属性的不确定性,采用人工弹簧方法和几何非线性有限元分析手段,提出以输出端位移最大化为目标、具有最小输入端性能约束的柔性机构拓扑优化数学模型。采用伴随法给出设计变量灵敏度计算公式,提出数值计算不稳定性的简易处理方法,利用数学规划法实现优化问题的求解。反向器机构和微夹钳机构的设计算例验证了所提出优化模型的正确性及算法的有效性,并通过与确定性设计结果的比较,说明了在柔性机构拓扑设计阶段考虑不确定性的重要意义。     

离心式叶轮三维参数化形状优化设计方法

文中提出叶轮参数化设计方案,以ANSYS软件为开发平台,实现叶轮的三维参数化有限元建模;在此基础上,分析研究液压、拉杆、GM（gear multiplying assembly）三种典型装配工艺,提出综合考虑强度、刚度约束统一的离心叶轮装配工艺优化设计模型;针对不同的叶轮装配形式,只需要修改其优化目标,即可得到理想的设计结果.最后,以液压装配工艺工程实例说明该优化方法的有效性.     

以动柔度为目标的结构阻尼材料层拓扑优化

为讨论附加阻尼材料层壳体结构在受简谐激励作用时阻尼材料最优分布,采用类似SIMP方法的人工阻尼材料模型构造拓扑优化模型。设计目标为给定阻尼材料用量最小化的结构动柔度,以阻尼材料相对密度作为设计变量。对结构呈现非比例阻尼特性,采用在状态空间下降阶后的复模态叠加法计算结构稳态响应及动柔度。优化过程中用伴随变量法对动柔度进行灵敏度分析。通过拓扑优化算例,验证所提模型及方法的合理性与有效性。     

注塑成形中气体反压技术的数值模拟

针对某平板注塑成形过程,通过改变气体反压（Gas Counter Pressure,GCP）压力场,用ANSYS CFX模拟GCP技术对成形质量的影响.由模拟结果可知：在GCP压力作用下,熔体的流动形态发生明显变化.当GCP压力增大时,熔体的最大流动长度减少,且熔体流动速度和剪切应变速率呈下降的趋势.在充填时间内,GCP压力由0增加到2 MPa时,塑料熔体沿流动方向上的速度由0.52 m/s下降到0.45 m/s,熔体的最大剪切应变速率最大降低42.7%.     

射孔枪射孔过程数值模拟及参数控制

采用有限元方法模拟了射孔枪射孔过程,研究了各个参数对射孔过程中毛刺生成及开孔边缘形状的影响。研究表明,射流速度、管壁盲孔半径以及盲孔深度的增加,均有利于降低毛刺生成的高度,并使射流开孔的边缘趋于圆滑,对提高射孔枪的性能有利。材料延展性的变化对毛刺生成和开孔边缘形状也有非常明显的影响。在内部膛压达到100MPa之前,在管壁上仅开一个孔和开完孔之后的射孔枪膛压—最大应力曲线非常接近;但当内部膛压达到100MPa之后,仅开一个射孔的管壁承载能力较所有开孔之后的管壁,其承载能力有一定程度的增加。     

用于有限元分析与优化设计的JIFEX软件

介绍了在国家863计划等科技项目支持下,大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室与CAE/CAD软件中心近年来对CAE软件研制开发、有限元分析等先进技术研究进展,及其在JIFEX软件中的实现和应用.主要包括产品结构接触力学分析的参数二次规划算法理论,以及在大规模二维、三维接触非线性分析方面的应用;材料非线性分析与弹塑性接触分析的算法与工程应用;机械结构的热接触耦合分析的理论与算法实现.应用JIFEX软件对柴油机的曲轴、连杆、活塞、汽缸盖和机体,增压器的涡轮机轮盘和压气机轮盘,机车车体、转向架构架、牵引齿轮副和轮对等十几种重要零部件几十种结构,进行了精细的计算分析与优化设计,并获得了很好的结果.