高炮炮箱瞬态弹塑性有限元分析

该文以弹塑性理论和瞬态非线性有限元法为基础,综合运用DYTRAN瞬态非线性有限元分析及其它CAD／CAE软件,对某高炮炮箱进行了接触和强冲击发射载荷条件下瞬态弹性有限元建模与分析,得到并分析了该炮箱应力集中部位应力和塑性应变的空间分布和时间响应规律,揭示了该炮箱在发射过程中失效断裂的原因。     

贮箱轻量化设计几何参数优化方法

为有效减轻推进剂贮箱质量、提高液体火箭的有效载荷运载能力,提出一种推进剂贮箱几何参数优化方法。在建立椭球底圆柱贮箱模型的基础上,应用材料力学理论对贮箱结构进行应力分析,推导出了贮箱椭球下底、圆柱筒及椭球上底经向应力与环向应力的解析式。在保证贮箱应力强度可靠性的前提下,结合贮箱应力分布特征与材料强度理论定义贮箱最大等效应力,并据此确定贮箱设计所需壁厚参数。根据推进剂贮箱设计需求,确定贮箱质量与贮箱设计参数间的约束关系,以贮箱质量最小化为优化目标,对贮箱半径与椭球模数进行优化设计。以某型火箭贮箱的设计参数为例,将优化后贮箱的质量与原始质量进行了对比分析,结果表明:当半径不变、椭球模数减小0.02时,贮箱质量减小5.7 kg;当椭球模数不变、半径增加0.02 m时,贮箱质量减小15.2 kg。     

基于ANSYS的电动汽车2AMT壳体强度与模态分析

两档机械式自动变速器（2AMT）因其可以进一步提升电动汽车的动力性与经济性而被广泛研究。在设计2AMT过程中，需要对其进行反复校验、优化以同时满足轻量化、高强度、低噪音等要求。根据经典力学理论，对2AMT的电机以最大扭矩输出时齿轮、齿轮轴和壳体的受力进行了分析。基于有限元分析理论，利用ANSYS软件对壳体进行强度与模态分析，并根据分析结果对结构进行了优化。结果表明，2AMT壳体满足强度要求，优化结构使最大形变减少0.057 mm、最大应力减少20 MPa，且其固有频率能够避开常见转速范围内的齿轮啮合冲击频率。     

基于ANSYS的压力钢管的应力变形分析及其壁厚选择

压力钢管作为水利水电工程中重要的输水建筑物之一,运行中需承受较高的水头.有必要对其进行应力、变形分析.压力钢管选材一般用高强度钢.而高强度钢一般价格昂贵,因此从节约实际工程造价的角度,又满足实际运行要求,需要对压力钢管壁厚慎重选择.用ANSYS分析了压力钢管应力、变形.使用得到的主应力结果,根据弹塑性力学强度理论公式计算不同壁厚钢管的应力值,可以优化壁厚,有重要的工程指导意义.     

纯电动汽车驱动桥的轻量化设计

为解决电驱动桥非同轴问题,减少环境污染,进行了电驱动桥的轻量化设计。提出一种新型纯电动汽车同轴一体化电驱动桥结构,在4种极限工况下进行了桥壳强度、刚度有限元仿真分析。根据有限元分析结果,以桥壳厚度为优化变量、以桥壳质量为目标函数建立电驱动桥桥壳轻量化优化模型。以目标驱动方法对轻量化模型进行求解,对比分析桥壳厚度与驱动桥桥壳最大位移变形、最大应力及质量之间的响应曲面关系。对轻量化设计后的电驱动桥在4种极限工况下进行仿真分析,将分析结果与轻量化设计前进行对比,结果显示轻量化后驱动桥减重8.4%,轻量化效果明显且能够满足驱动后桥使用要求。     

PW式液压泥炮机构优化设计

根据卢森堡 PW 式液压泥炮机构特点,将其机构简化为平面杆系进行优化设计。依炮嘴接近高炉出铁口时的运动轨迹呈直线和转炮速度平稳的要求,将整个平面杆系分为炮身四杆机构和转炮六杆机构两个设计空间,分别用约束随机搜索法进行机构尺寸优化设计,使这一复杂的多杆机构优化设计变得简单易行。     

飞机发动机拆装车结构的轻量化及性能校核研究

以自主设计的某型号的飞机发动机拆装车为研究对象，对其结构进行轻量化优化，并对优化前后拆装车的整体强度及刚度进行对比，以确保轻量化后拆装车整体结构符合设计要求。应用ADAMS软件建立完整的有限元模型，导入到Analysis软件中通过Optimization模块进行体积及应力灵敏度分析，从而确定轻量化方案并对其结构进行轻量化优化。同时利用Analysis仿真软件对优化前后拆装车整体强度及刚度进行仿真。结果表明，杆件经轻量化后其厚度均存在不同程度的减薄，最大减薄率高达50%,最小减薄率也接近12.5%;经轻量化后拆装车整体结构质量减少了185 kg,比轻量化前整车质量减少了12.5%;优化后拆装车最大应力值为187 MPa,比优化前增长了6.3%,但远低于碳锰钢(16 MnL)材料许用应力值355 MPa;优化后拆装车最大位移量为12.23 mm,比优化前增长了9.1%,纵观整个位移云图来看整体变形量仍较小。因此，说明轻量化后拆装车整体结构满足设计要求。     

驱动桥壳虚拟台架仿真及轻量化优化

利用CATIA软件建立驱动桥壳的三维模型,应用Hyperworks建立驱动桥壳虚拟试验台架仿真模型,运用Optistruct软件分析该驱动桥壳虚拟台架试验,得出桥壳的刚度、位移、应力以及桥壳本体的应力.对桥壳进行振动模态分析,验证桥壳应力集中位置分布的合理性.通过构造Kriging近似模型,对驱动桥壳进行轻量化优化设计,并对优化后的模型进行仿真验证.仿真结果表明,优化后驱动桥壳的质量有一定的减轻,其刚度、应力均满足台架试验要求,具有一定的实际应用价值.     

面向轻量化的车身高强度钢覆盖件刚度仿真

基于壳体有限元理论,在满足车身设计规范前提下,进行车身外覆盖件轻量化定量仿真研究.以发动机罩板为对象,根据车身结构安全性能要求,建立抗弯和抗扭刚度仿真模型.以ST14传统钢板材料仿真结果为比较基准,进行以BH340高强度烘烤硬化钢板为替代材料的发动机罩板轻量化开发.结果表明:在满足车身刚度设计规范前提下,该方案能实现发动机罩板减重14.28%,满足轻量化设计要求.     

基于载荷谱的传动箱体轻量化设计研究

针对某特种车辆综合传动箱体强度过剩,质量过重的现状,需要对箱体进行优化.传统的优化方法是基于转速转矩的经验公式计算一个较大的动载系数,减少后续优化空间.此方法主要基于台架试验载荷谱获得动载系数及应力约束.建立箱体应力分布特征,筛选测点位置,对该箱体进行台架试验,测得危险部位的载荷谱.对载荷谱进行处理获得动载系数,对箱体支撑力进行修正.对箱体进行拓扑优化与尺寸优化,达到轻量化的目的.     

高能发射药在高速冲击下屈服强度的分析方法刘计划

为了研究高能发射药在高速冲击下屈服强度的分析方法,利用落锤试验机进行常温(20℃)和低温(-40℃)下DAGR125发射药的冲击试验,得到不同冲击速度下发射药轴向应力的演化规律.在此过程中,结合高速摄像技术,获得冲击过程中发射药表面的灰度图像,通过数字图像相关方法得到发射药表面变形,从而建立高能发射药在冲击载荷作用下的应力应变曲线.随后,利用3种分析方法(分别为初始拐点法、切线法及二次导数法)获得了发射药在高速冲击下的屈服强度.经过对比分析发现,常温20℃下DAGR125屈服强度的有效分析方法为初始拐点法,而切线法对低温-40℃下DAGR125发射药屈服强度的确定适用性更好.     

核密度估计在大口径机枪加速寿命研究中的应用

以大口径机枪为研究对象,采用核密度估计法对影响机枪寿命的加速应力进行了分析。选取换箱间隔为加速应力,对实验数据进行分析,得出了换箱间隔对机枪寿命有较大影响的结论,并进行了分析,为进一步建立加速模型奠定了基础。     

热冲击下火炮身管材料径向温度演变分析

交变高温冲击条件下身管材料的径向温度变化过程直接影响到武器系统的性能发挥.以片状身管材料为研究对象,选取合适变量,采用高温热源循环加热的实验方法,通过热成像设备观测火炮身管材料径向温度的演变过程,辅以有限元温度场仿真对比验证实验结果,从而得出不同射速和不同环境温度及风速影响下身管温度场的分布规律,为分析和预测火炮身管寿...     

基于热-结构耦合的高炉无钟炉顶阀箱疲劳寿命预测

根据装料设备的工作流程,确定阀箱3种最不利的载荷工况;基于热-结构耦合理论并利用有限元分析软件ANSYS研究阀箱在温度载荷和机械载荷作用下的热-结构耦合问题,得到实际工况下阀箱的温度场、应力场以及危险部位的应力谱;依据裂纹萌生和扩展理论对阀箱进行疲劳寿命预测.研究结果表明,在3种载荷工况作用下阀箱应力均低于材料的屈服强度,其安全系数为1.8～3.2,且阀箱的变形在允许范围之内,阀箱静强度及刚度满足要求;阀箱疲劳寿命大于107,也满足要求.     

混凝土薄壁箱梁剪力滞效应的空间分析

通过对预应力混凝土薄壁箱梁剪力滞效应的理论分析,重点阐述了有限元法理论在剪力滞分析中应用,介绍了规范考虑剪力滞效应的有效分布宽度方法.利用一实际混凝土箱梁桥进行有限元建模计算,对于箱梁在受到不同荷载作用时表现的剪力滞效应进行了分析,指出箱梁在对称荷载作用情况下仍然表现出剪力滞效应.通过箱梁有限元模型计算指出了初等梁理论...     

小半径曲线连续箱梁桥恒载应力的空间分布特性分析

为研究混凝土曲线箱梁桥的空间受力特性,以某主梁宽9.75m、桥长5×18.76 m的城市立交匝道桥为工程背景,利用ANSYS有限元软件计算几种标准跨径的桥梁模型,通过对截面应力进行积分运算获取截面不同区域所承担的内力比例,并以内力比值系数、应力差值和应力比值为评价指标讨论了同跨径下曲线箱梁桥与直线箱梁桥在一期恒载作用下各控制截面弯矩、剪力和应力的差异。研究发现:一期恒载作用下,曲线箱梁顶、底板法向正应力分布不均匀,剪力滞系数最大可达1.35;外侧腹板承担剪力值最大可达内侧腹板的2.65倍;圆心角超过8°时,边跨跨中截面剪力比值系数大于1.1,圆心角超过13°时,边跨支点截面剪力比值系数大于1.13;在恒载作用下,曲线箱梁桥中性轴“倾斜”,在边跨跨中截面外侧出现正应力卸载现象,边跨支点截面内侧出现应力卸载现象。现行普遍使用的梁系有限元法计算结果不能真实反应曲线箱梁的空间受力分布,箱梁各腹板受力和顶底板弯曲正应力的分布在工程设计中应引起足够的重视。     

箱体初始变形对注入头工作性能的影响

针对连续管作业机注入头在现场作业过程中发生链条滚子碎裂、链轮磨损及箱体变形等问题,提出箱体初始变形对注入头工作性能的影响研究。利用SolidWorks软件建立设计箱体及不同初始变形箱体的几何模型,基于ANSYS Workbench软件平台进行注入头箱体有限元仿真计算,分析箱体结构强度及不同初始变形条件下箱体的变形规律,并通过试验验证了此仿真计算方法的可行性。结果表明：注入头箱体结构强度满足设计要求,箱体后板与左右侧板上部焊接位置存在应力集中,对箱体结构改进可以弱化应力集中现象;箱体初始变形越大,工作时产生的变形越大,Z向变形最明显;Z向初始变形最敏感,箱体向减速器侧发生初始变形会使箱体变形增大,向马达侧发生初始变形会抵消箱体变形。研究结果对注入头箱体的加工制造具有一定的指导意义。     

某客运专线预应力混凝土箱梁裂缝的成因分析

该文通过对某客运专线预制预应力混凝土箱梁出现裂缝的情况,对混凝土裂缝成因和裂缝分布规律展开分析,寻找裂缝产生的原因,并采用适当的措施进行干预、控制,使后续箱梁的裂缝数量较大幅度的降低,保证了预制箱梁满足设计和使用的要求。     

混凝土箱梁顶板纵向裂缝机理分析

推导了箱梁顶板横向温差应力的理论计算公式,得出箱梁横向自约束应力与框架约束应力沿顶板厚度分布规律及其随温差变化规律;同时提出"主动"降低温差以减小横向温差应力防止顶板开裂的思路。经实例计算表明:"主动"降低温差可显著减小箱梁顶板横向温差应力,从而有效避免顶板纵向开裂。     

预制矩形箱涵受力性能模拟及其潜在的破坏模式

以沈阳市浑南新城区综合管廊工程预制拼装施工段为研究背景,针对城市地下综合管廊预制矩形箱涵单个管节,通过通用有限元分析软件ABAQUS进行数值模拟,研究分析其在不同埋深下的结构变形和应力分布规律.建模中为了尽可能地贴近预制箱涵的实际受力情况,参照实际工程应用对其进行了配筋.本模型中通过改变施加于顶板和侧壁板的荷载大小来模拟埋深的变化:对综合管廊顶板施加均布压力,对侧壁板施加线性变化的侧土压力,最终分析预制箱涵在不同埋深下的结构变形和应力分布,并提出结构安全隐患存在的部位和其潜在的破坏形式,为复杂条件下预制综合管廊的设计和施工提供理论参考.